技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种运输车，尤指一种可以实现自动导航和自动跟随的一体化智能运输车。
背景技术
[0002] 目前市面上仓储物流、大型卖场、生产工厂等企业实际物品运输中，希望既可以实现自动导航，又可以实现自动跟随，以更有效的进行物品运输，使运输车更具通用性。
[0003] 目前较为成熟的自动导航方案有SLAM导航和磁条导航，SLAM导航方案采用Lidar或者摄像头构建地图，同时利用导航
算法进行自动导航，复杂且不稳定，磁条导航方案相对较为简单，利用磁
力信号进行引导，但是，使用时间一长，磁力容易削弱，并且磁力信号容易混淆。相关技术可以参考
申请公布号为CN109109768的
专利。
[0004] 自动跟随的方案有多
超声波传感器引导方案和Xbee引导方案，多
超声波传感器引导方案利用多个
超声波传感器探测运输车前方障碍物
位置，进而引导运输车完成跟随，但任何目标都会发生感应，所以容易跟随错误，Xbee引导方案采集Xbee发生器与Xbee接收器之间的
信号传输时间，计算得到
跟踪目标与运输车相对位置，进而引导运输车完成跟随，但还是无法得到跟踪目标准确的立体空间位置信息。相关技术可以参考申请公布号为CN105629998的专利。
[0005] 上述各个设计方案只将导航功能和跟随功能独立设计，各个设计方案也均有其自身的缺点存在，比如跟踪不稳定，或者是目标容易混淆等，应用场景也有限制，存在错误率高、成本高、效率低、耗时间等类似问题。
[0006] 在仓储物流、大型超市和生产工厂实际运输工作中，企业不仅希望运输车可自动跟随工作人员行驶完成物品运输，同时也希望运输车满载货物后可脱离工作人员的引导自动将货物运输到
指定地点。企业希望存在一种更为通用的智能运输车，以更有效地进行物品运输，获取更高的性价比。当前运输车只具有自动导航或自动跟随两种功能中的一种，自动导航受限于固定路线行驶，而自动跟随脱离不了工作人员的引导，因此两种运输车各有其应用上的限制，降低了使用效率。
[0007] 因此，有必要设计一种好的自动导航和自动跟随一体化智能运输车，以克服上述问题。
发明内容
[0008] 针对背景技术所面临的问题，本实用新型的目的在于提供一种通过二维码导航和
双目视觉追踪相结合的方案，同时进行自动导航和自动跟随双模式的通用型智能运输车，将更好地帮助企业提升运输效率和智能化
水平，满足了企业的实际需求，给企业带来更高的经济效益。
[0009] 为实现上述目的，本实用新型采用以下技术手段：
[0010] 一种自动导航和自动跟随一体化智能运输车，对智能运输车进行导航，以及对LED靶标进行自动跟踪，其包括所述LED靶标设有一
LED灯，所述LED灯闪烁形成光斑，设于所述智能运输车的一跟随双目摄像头，所述跟随双目摄像头配有
图像识别模
块和空间坐标计算模块，所述图像识别模块识别所述光斑在图像中的位置，所述空间坐标计算模块计算所述光斑在空间中的三维坐标值，一超声波传感器设于所述智能运输车，所述超声波传感器探测所述智能运输车前方的障碍物，所述智能运输车具有一底盘，所述底盘安装有一
电池和一
控制器，所述电池对所述智能运输车、所述跟随双目摄像头、所述超声波传感器和所述控制器进行电力供应，所述控制器对所述智能运输车、所述跟随双目摄像头、所述超声波传感器进行操作控制，接收和处理信号，一
开关模块对所述智能运输车进行控制，一导航双目摄像头设于所述智能运输车，所述导航双目摄像头对二维码导航条的信息进行识别，所述导航双目摄像头对智能运输车进行导航，所述跟随双目摄像头对车道边线进行识别，所述导航双目摄像头测算智能运输车与二维码导航条的相对位置误差，所述跟随双目摄像头和所述导航双目摄像头相互配合，引导智能运输车完成自身
姿态的矫正。
[0011] 进一步地，二维码导航条的信息为直行、转向或掉头，对应地，所述导航双目摄像头引导智能运输车执行直行、转向或掉头的动作。
[0012] 进一步地，智能运输车的控制算法为模型控制、PID控制和差速控制，控制智能运输车
加速、减速及转向。
[0013] 进一步地，所述LED靶标LED灯设于一塑料
外壳内，所述塑料外壳为白色，所述光斑形成于所述塑料外壳，所述LED灯通过一控制
电路具有不同
频率和不同模式的闪烁，所述控制电路位于所述LED靶标内，对应地，所述光斑也具有不同频率和不同模式，所述LED
灯具备闪烁频率及闪烁模式，所述光斑具备闪烁频率及闪烁模式，所述跟随双目摄像头对闪烁频率和闪烁模式的所述光斑进行识别，所述跟随双目摄像头内设定的闪烁频率和闪烁模式与所述光斑的闪烁频率和闪烁模式均相匹配时，所述跟随双目摄像头对LED靶标进行跟踪，所述跟随双目摄像头内设定的闪烁频率和闪烁模式与所述光斑的闪烁频率和闪烁模式匹配有差异时，所述跟随双目摄像头停止跟踪。
[0014] 进一步地，所述LED灯具有多种闪烁频率及多种闪烁模式，对应地，所述光斑具有多种闪烁频率及多种闪烁模式，所述智能运输车的数量为多个，对应地，所述跟随双目摄像头的数量为多个，多个所述跟随双目摄像头分别对多种闪烁频率及多种闪烁模式的多个所述光斑进行跟踪。
[0015] 进一步地，所述底盘具有两个
电机、两个前
车轮和两个后车轮，两个所述电机为分别独立设置，两个所述电机对两个所述后车轮进行驱动，利用差速控制算法控制所述智能运输车完成转向，两个所述前车轮为万向轮。
[0016] 进一步地，所述底盘具有扬声器，当所述智能运输车出现故障、导航受阻或发生跟随失败时，所述扬声器发出语音提醒，所述扬声器发出的语音提醒包括跟踪目标丢失、导航路线受阻、电池电量低、超重、车辆自身故障等。
[0017] 进一步地，所述开关模块包含总开关和离身急停开关，所述总开关对所述智能运输车上电和断电，所述离身急停开关对所述智能运输车脱离操作人员控制时进行紧急停车。
[0018] 进一步地，所述导航双目摄像头安装于所述底盘的底部，且朝向地面，一背景照明灯设于所述导航双目摄像头上，用于照亮地面目标，当所述二维码导航条落在所述导航双目摄像头的识别区域内，所述导航双目摄像头识别二维码导航条的导航信息。
[0019] 进一步地，一模式切换环设于智能运输车，设置智能运输车不同的工作模式，工作模式为驻车（P）、跟随（F）、导航（C）、驱动（D）和空档（N）五种。
[0020] 与
现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
[0021] 上述自动导航和自动跟随一体化智能运输车，对智能运输车进行导航，以及对LED靶标进行自动跟踪，其包括所述LED靶标设有一LED灯，所述LED灯闪烁形成光斑，设于所述智能运输车的一跟随双目摄像头，所述跟随双目摄像头配有图像识别模块和空间坐标计算模块，所述图像识别模块识别所述光斑在图像中的位置，所述空间坐标计算模块计算所述光斑在空间中的三维坐标值，一超声波传感器设于所述智能运输车，所述超声波传感器探测所述智能运输车前方的障碍物，所述智能运输车具有一底盘，所述底盘安装有一电池和一控制器，所述电池对所述智能运输车、所述跟随双目摄像头、所述超声波传感器和所述控制器进行电力供应，所述控制器对所述智能运输车、所述跟随双目摄像头、所述超声波传感器进行操作控制，接收和处理信号，一开关模块对所述智能运输车进行控制，一导航双目摄像头设于所述智能运输车，所述导航双目摄像头对二维码导航条的信息进行识别，所述导航双目摄像头对智能运输车进行导航，所述跟随双目摄像头对车道边线进行识别，所述导航双目摄像头测算智能运输车与二维码导航条的相对位置误差，所述跟随双目摄像头和所述导航双目摄像头相互配合，引导智能运输车完成自身姿态的矫正，具备自动导航和自动跟随功能，提高智能运输车的通用性，满足企业实际使用需求，为企业带来更高的经济效益。
[0023] 图1为本实用新型自动导航和自动跟随一体化智能运输车的LED靶标的示意图；
[0024] 图2为本实用新型自动导航和自动跟随一体化智能运输车的货车的示意图；
[0025] 图3为本实用新型自动导航和自动跟随一体化智能运输车的智能运输车和货车的配合图；
[0026] 图4为本实用新型自动导航和自动跟随一体化智能运输车的示意图；
[0027] 图5为本实用新型自动导航和自动跟随一体化智能运输车另一视
角的示意图；
[0028] 图6为本实用新型自动导航和自动跟随一体化智能运输车仰视示意图。
[0029] 具体实施方式的附图标号说明：LED靶标1 LED灯11 塑料外壳12
光斑13 智能运输车2 后车轮21
前车轮22 跟随双目摄像头3 底盘4
电池5 控制器6 开关模块7
总开关71 离身急停开关72 电机8
跟随车货架9 跟随车
推杆10 货车14
连接块141
平板电脑15 控制电路16
驾驶操作
手柄17 导航双目摄像头18 背景照明灯19
超声波传感器20 速度档位切换环23 模式切换环24
减速器25 警示灯26
[0030] 【具体实施方式】
[0031] 为便于更好的理解本实用新型的目的、结构、特征以及功效等，现结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
[0032] 请参见图1至图4，本实用新型自动导航和自动跟随一体化智能运输车，是对智能运输车2进行导航，以及对LED靶标1进行自动跟踪，一种基于
机器视觉利用跟随双目摄像头3，测量跟踪目标，即LED靶标1的准确空间三维坐标值，不存在高度信息缺失问题，而且具备实时追踪目标能力的可跟踪LED靶标1的智能运输车2，可使得本实用新型智能运输车2更为准确地跟踪目标对象，更有效地完成跟随运输任务，同时，一导航双目摄像头18设于所述智能运输车2，所述导航双目摄像头18对二维码导航条（未图示，下同）的信息进行识别，所述导航双目摄像头18对智能运输车2进行导航，所述跟随双目摄像头3对车道边线进行识别，所述导航双目摄像头18测算智能运输车2与二维码导航条的相对位置误差，所述跟随双目摄像头3和所述导航双目摄像头18相互配合，引导智能运输车2完成自身姿态的矫正，具备自动导航和自动跟随功能，提高智能运输车2的通用性，满足企业实际使用需求，为企业带来更高的经济效益。
[0033] 请参见图1至图3，一种自动导航和自动跟随一体化智能运输车，对一LED靶标1进行自动跟踪，其包括所述LED靶标1设有一LED灯11，通过所述LED灯11不断地闪烁而形成光斑13，一智能运输车2，设于所述智能运输车2的一跟随双目摄像头3，所述跟随双目摄像头3配有图像识别模块和空间坐标计算模块，所述图像识别模块（未图示，下同）识别所述光斑13的位置，所述空间坐标计算模块（未图示，下同）计算所述光斑13在空间中的三维坐标值，进而引导完成跟随，一超声波传感器20设于所述智能运输车2，所述超声波传感器20探测所述智能运输车2前方的障碍物，所述智能运输车2具有一底盘4，所述底盘4安装有一电池5和一控制器6，所述电池5对所述智能运输车2、所述跟随双目摄像头3、所述超声波传感器20和所述控制器6进行电力供应，所述控制器6对所述智能运输车2、所述跟随双目摄像头3、所述超声波传感器20进行操作控制，接收和处理信号，一开关模块7对所述智能运输车2进行控制。
[0034] 请参见图4至图6，所述导航双目摄像头18设于所述智能运输车2，所述导航双目摄像头18对二维码导航条的信息进行识别，二维码导航条主要用于智能运输车2的导航，通过在地面敷设不同的二维码导航条，每条二维码导航条包含有直行、转弯、掉头等信息，引导智能运输车2完成相应路线的导航。所述跟随双目摄像头3对车道边线进行识别，所述导航双目摄像头18测算智能运输车与二维码导航条的相对位置误差，所述跟随双目摄像头3和所述导航双目摄像头18相互配合，引导智能运输车2完成自身姿态的矫正，确保其精确地按照导航路线行驶。
[0035] 请参见图4至图6，由于二维码导航条的信息为直行、转向或掉头，对应地，所述导航双目摄像头18帮助引导智能运输车2执行直行、转向或掉头的动作，智能运输车2的控制算法为模型控制、PID控制和差速控制，控制智能运输车2加速、减速及转向。所述导航双目摄像头18安装于所述底盘的底部，且朝向地面，一背景照明灯19设于所述导航双目摄像头18上，用于照亮地面目标，当所述二维码导航条落在所述导航双目摄像头18的识别区域内，所述导航双目摄像头18识别二维码导航条的导航信息。导航双目摄像头18还将测算二维码导航条与智能运输车2的相对位置偏差，帮助智能运输车2完成姿态矫正，确保智能运输车2时刻在正确的行驶方向上前进。
[0036] 请参见图1至图3，所述LED靶标1的所述LED灯11设于一塑料外壳12内，所述塑料外壳12为白色，所述光斑13形成于所述塑料外壳12，当然，在其它
实施例中，所述塑料外壳12也可以为别的可透光材质制成，只要所述光斑13可以形成于所述塑料外壳12，并将光线透出来即可。
[0037] 请参见图1至图3，所述LED灯11通过一控制电路16具有不同频率和不同模式的闪烁，所述控制电路16位于所述LED靶标1内，所述控制电路16对所述LED灯11进行控制，完成不同频率和不同模式的闪烁，对应地，所述光斑13也具有不同频率和不同模式，所述LED灯11具备闪烁频率及闪烁模式，所述光斑13具备闪烁频率及闪烁模式并且显示在所述塑料外壳12上，所述跟随双目摄像头3对闪烁频率和闪烁模式的所述光斑13进行识别，所述跟随双目摄像头3内设定的闪烁频率和闪烁模式与所述光斑13的闪烁频率和闪烁模式均相匹配时，才认定所述光斑13有效，所述跟随双目摄像头3才会对LED靶标进行跟踪操作，从而有效避免跟踪错误。当所述跟随双目摄像头3内设定的闪烁频率和闪烁模式与所述光斑13的闪烁频率和闪烁模式匹配有任何差异时，也就是不能相互匹配时，所述跟随双目摄像头3停止跟踪，不会对所述光斑13继续跟踪，会转移别的目标或者是停止工作，如此识别可靠，不发生识别错误，从而避免错误识别导致跟踪错误。从生产安全的角度考虑，宁可发生跟随失败，也不愿发生跟随错误的情况。当然，所述LED灯11具有成多种闪烁频率及多种闪烁模式，对应地，所述光斑13具有多种闪烁频率及多种闪烁模式，所述智能运输车2的数量为多个，对应地，所述跟随双目摄像头3的数量为多个，多个所述跟随双目摄像头3分别对多种闪烁频率及多种闪烁模式的多个所述光斑13进行跟踪，实现多车跟随行驶，比如通过设计多种闪烁频率及多种闪烁模式，可以实现三辆所述智能运输车2的多车跟随行驶功能。
[0038] 请参见图1至图3，所述跟随双目摄像头3安装于所述智能运输车2的前端面，其主要作用是实时拍摄所述智能运输车2前方的景物，通过所述图像识别模块的技术获得所述光斑13在图像中的位置，再利用所述空间坐标计算模块的双目空间
坐标系计算方法得到所述光斑13在空间中的三维坐标值，完成所述智能运输车2的引导。所述超声波传感器20的数量为两个，两个所述超声波传感器20分别安装在所述智能运输车2前端面的左右两侧，用于所述智能运输车2前方障碍物的探测，当所述智能运输车2的前方存在障碍物时，立即停车，避免发生车辆碰撞事故，此措施可以有效提高所述智能运输车2使用的安全性。
[0039] 请参见图3至图5，所述底盘4具有两个电机8、两个后车轮21和两个前车轮22，两个所述电机8为分别独立设置，两个所述电机8对两个所述后车轮21进行驱动，利用差速控制算法控制所述智能运输车2完成转向，两个所述前车轮22为万向轮。本实施例中所述跟随双目摄像头3、所述超声波传感器20和一手推杆等都安装在所述底盘4，别的实施例中也可以安装在所述智能运输车2的其余位置，所述电机8的一侧设有减速器25，可以对所述电机8进行降速输出至所述后车轮21驱动所述智能运输车2前进。
[0040] 请参见图3至图5，所述底盘4具有扬声器（未图示，下同），当所述智能运输车2出现故障、导航受阻或发生跟随失败时，所述扬声器发出语音提醒，所述扬声器发出的语音提醒包括跟踪目标丢失、导航路线受阻、电池5电量低、超重、车辆自身故障等，而所述控制器6接收并处理各个传感器信号，比如所述跟随双目摄像头3、所述超声波传感器20、
压力传感器等，并通过控制算法控制所述智能运输车2前进。
[0041] 请参见图3至图5，所述开关模块7安装于
扶手侧面，所述开关模块7包含总开关71和离身急停开关72，所述总开关71对所述智能运输车2上电和断电，所述离身急停开关72对所述智能运输车2脱离操作人员控制时进行紧急停车。通过一条
锁链，锁链两头有锁扣，一头锁在所述离身急停开关72上，另一头锁在操作人员的腰带上，当手动驾驶所述智能运输车2时，一旦发生所述智能运输车2脱手，不受控制，锁在所述离身急停开关72的锁扣脱离所述离身急停开关72，所述智能运输车2立即停车，从而避免发生碰撞事故，有效保障运输安全。
[0042] 请参见图3至图5，一任务管理系统（未图示，下同）分为一远程管理系统和一终端管理系统，所述远程管理系统是一个平台，负责下发物品运输任务，所述终端管理系统接收物品运输任务，通过一平板电脑终端
硬件进行任务查看，完成任务后进行回传确认。所述远程管理系统与所述终端管理系统通过4G通信模块进行通讯，所述远程管理系统为
云服务器和web管理程序，所述终端管理系统为一平板电脑15和相应APP程序，所述4G通信模块位于所述底盘4的所述控制器6内。通过所述任务管理系统可以辅助操作人员进行物品的正确运输，有效避免物品装载错误，地点运输错误等问题。
[0043] 请参见图3至图5，还包括一跟随车货架9，所述跟随车货架9主要用于自身载货运输时使用，通常情况下，可载重150kg货物运输行驶。一驾驶操作手柄17和一跟随车推杆10，所述智能运输车2不但可以实现自动导航和自动跟随功能，同样也具备手动驾驶功能，在手动驾驶模式下，可通过安装于扶手上的所述驾驶操作手柄17实现前进、后退和转向控制。
[0044] 请参见图4至图6，一速度档位切换环23安装于智能运输车推杆上，其作用是设置智能运输车2在导航模式、跟随模式、驱动模式下不同的速度范围，智能运输车2包含4个速度档位，速度范围分别为一档0至2km/h，二档0至4km/h，三档0至5km/h，四档0至6km/h。可根据不同需要设置速度档位，以达到最佳的使用效果。
[0045] 请参见图4至图6，一模式切换环24设于智能运输车推杆10，设置智能运输车2不同的工作模式，工作模式分为驻车（P）、跟随（F）、导航（C）、驱动（D）和空档（N）五种。驻车（P）模式用于智能运输车2短暂不工作时，使智能运输车2
刹车不发生滑动；跟随（F）模式用于智能运输车2跟踪工作人员行驶；导航（C）模式用于智能运输车2按照二维码导航条的信息行驶；驱动（D）模式用于智能运输车2接受工作人员手动控制，利用操作手柄控制智能运输车2前进、转弯和后退；空档（N）模式用于工作人员手推智能运输车2前进，当智能运输车2处于低电量情况时允许工作人员手推智能运输车2至指定地点充电。
[0046] 请参见图4至图6，此外，所述智能运输车2除了可以自身作为载体进行货物运输，亦可作为
牵引车头牵引货车14进行货物运输，牵引重量可达自身承重的两倍。货车14用于所述智能运输车2牵引进行货物运输，通过连接块141与所述智能运输车2拖杆进行连接，货车14只包含货架、车体和车轮，不包含电机8、控制器6等驱动部件，同时采用多车跟随模式，更能成倍地提高运输能力。
[0047] 请参见图4至图6，一警示灯26安装于智能运输车的货架9上，其作用是在智能运输车2自动导航和自动跟随模式下发出警示灯光，提醒周围工作人员有智能运输车2经过。
[0048] 请参见图1至图4，上述自动导航和自动跟随一体化智能运输车，对智能运输车2进行导航，以及对LED靶标1进行自动跟踪，其包括所述LED靶标1设有一LED灯11，所述LED灯11闪烁形成光斑，设于所述智能运输车2的一跟随双目摄像头3，所述跟随双目摄像头3配有图像识别模块和空间坐标计算模块，所述图像识别模块识别所述光斑13在图像中的位置，所述空间坐标计算模块计算所述光斑13在空间中的三维坐标值，一超声波传感器20设于所述智能运输车2，所述超声波传感器20探测所述智能运输车2前方的障碍物，所述智能运输车2具有一底盘4，所述底盘4安装有一电池5和一控制器6，所述电池5对所述智能运输车2、所述跟随双目摄像头3、所述超声波传感器20和所述控制器6进行电力供应，所述控制器6对所述智能运输车2、所述跟随双目摄像头3、所述超声波传感器20进行操作控制，接收和处理信号，一开关模块7对所述智能运输车2进行控制，一导航双目摄像头18设于所述智能运输车2，所述导航双目摄像头18对二维码导航条的信息进行识别，所述导航双目摄像头18对智能运输车2进行导航，所述跟随双目摄像头3对车道边线进行识别，所述导航双目摄像头18测算智能运输车2与二维码导航条的相对位置误差，所述跟随双目摄像头3和所述导航双目摄像头18相互配合，引导智能运输车2完成自身姿态的矫正，具备自动导航和自动跟随功能，提高智能运输车2的通用性，满足企业实际使用需求，为企业带来更高的经济效益。
