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专利号: 2017106430952
申请人: 中南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种智能室外环境的车辆及机器人运载导航方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:依据跨楼栋运输任务将户外环境空间划分成对应的跨楼栋运输区域,每个跨楼栋运输区域配备有对应的无人机,并对无人机以运输任务的起点和终点进行命名;

步骤2:运载机器人接收运输任务信号,根据地标引导前行至运输起点所在的楼栋大门;

步骤3:当运载机器人达到运输起点,通过远程控制中心启动对应无人机携带与运输任务对应的运输区间的地标到达运输起点,并调整飞行高度,使得无人机携带的地标与地面之间的距离和楼栋上的地标与地面的距离相同;

步骤4:运载机器人利用自带的Kinect传感器识别出空中是否存在无人机达到运输起点区域,若存在,则启动运载机器人上的定位传感器识别无人机携带的地标,并判断是否为与运输任务匹配的无人机,若是,则启动无线通讯模块,使得无人机与运载机器人进行通信,否则继续等待与之匹配的无人机达到运输起点区域;

步骤5:无人机依据运输任务为运载机器人进行导航,运载机器人通过定位传感器实时识别无人机上携带的地标,跟随无人机前行,直到运载机器人到达运输任务终点;

在前行过程中,无人机在运载机器人前方和上方的距离分别为1.5-2m和3-4m;

步骤6:利用运载机器人的定位传感器识别到运输终点处的楼栋上的地标时,停止前行,并通过无线通讯模块给无人机发送离开指令,完成运输任务。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,当无人机与运载机器人的中间出现障碍物,运载机器人无法识别无人机携带的地标时,运载机器人停止运动,同时通过无线通讯模块,给无人机发送停止飞行的指令;

利用运载机器人自带的Kinect传感器测量障碍物的轮廓,获得障碍物在运载机器人视野中的最大障碍角a,并将最大障碍角a发送至无人机,无人机进行旋转,旋转角度为a;

利用运载机器人上的定位传感器重新识别出无人机上携带的地标后,运载机器人与无人机重新进行通信,并继续跟随无人机前行;

所述最大阻碍角是以运载机器人质心为始点,以质心到Kinect传感器测得障碍物的轮廓的连线作为最大阻碍角的两条边。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述定位传感器通过分析红外摄像头拍下红外线照射过的涂有荧光粉的地标形状来识别不同地标;

所述定位传感器包括红外投影仪、红外摄像机、存储单元以及车载处理器;

所述地标为无源地标,由不同圆圈的组合而成,按照需要在上面涂上荧光粉;定位传感器上的红外摄像头采集红外线照射过的涂有荧光粉的地标,车载处理器对拍摄到的地标图像进行图像识别。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,当位于运输起点的运载机器人利用自带的Kinect传感器识别出空中是否存在无人机达到运输起点区域时,若运输区域光强不够,则运载机器人开启LED补光灯。

5.一种智能室外环境的车辆及机器人运载导航系统,其特征在于,包括运载机器人、无人机及远程控制单元;

所述运载机器人利用自带的Kinect传感器识别位于空中的无人机,利用自带的定位传感器识别无人机是否为与运输任务匹配的无人机;

通过远程控制单元将运输任务依次发送至运载机器人和无人机;

所述无人机上设置有电磁吸引装置,用于吸取设定地标;

当运载机器人达到运输起点,通过远程控制中心启动对应无人机携带与运输任务对应的运输区间的地标到达运输起点,并调整飞行高度,使得无人机携带的地标与地面之间的距离和楼栋上的地标与地面的距离相同;

位于运输起点的运载机器人利用自带的Kinect传感器识别出空中存在无人机达到运输起点区域时,启动运载机器人上的定位传感器识别无人机携带的地标,判断是否为与运输任务匹配的无人机,若是,则启动无线通讯模块,使得无人机与运载机器人进行通信;

无人机依据运输任务为运载机器人进行导航,运载机器人通过定位传感器实时识别无人机上携带的地标,跟随无人机前行,直到运载机器人到达运输任务终点。

6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述无人机包括设置在飞行装置上的第一LED补光灯、第一无线通讯模块、惯性装置、GPS模块、电池模块和电磁吸引装置;

所述第一LED补光灯用于光线较暗或夜间条件下摄像头的补光作业;

所述GPS模块用于记录自身的GPS位置信息;

所述第一无线通讯模块用于与远程控制单元以及运载机器人之间的数据通信;

所述电磁吸引装置用于吸取金属地标。

7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述运载机器人包括设置在机器人本体上的Kinect传感器、第二LED补光灯、第二无线通讯模块、电池模块及定位传感器;

所述Kinect传感器通过融合图像深度信息,用于线路障碍物和无人机图像资料采集;

所述第二LED补光灯用于光线较暗或夜间条件下摄像头的补光作业;

所述第二无线通讯模块用于运载机器人与远程控制单元以及无人机之间的数据通信。