基于棋盘格的交管机器人多角度定位方法及装置与流程

1.本发明属于智能交通技术领域，涉及一种基于棋盘格的交管机器人多角度定位方法及装置。


背景技术：

2.现阶段城市道路交通常见式拥堵，早晚高峰期相对方向交通流量呈现潮汐现象。在早高峰时期，其正向车流量较大；平峰时期，双向车流量较为均衡；晚高峰时期，反向车流量较大。路口进口车道分配不合理，因此，建设智慧潮汐车道，通过护栏移动的方式，改变车道行驶方向，进一步增加道路利用率，使道路动态适应车流变化。
3.传统的潮汐车道护栏需要通过人工或特制的车辆来改变车道，因此，便出现了智能潮汐可变车道，能够根据道路车流量变化，实行路段车道调整，从而有效提升道路通行效率。其中，智能潮汐可变车道是由智能交管机器人控制护栏进行移动的，而智能潮汐可变车道一个很关键的问题就是要保证智能交管机器人的精准定位，智能交管机器人通过步进电机可控制交管机器人走精准的步数到达所设定的位置，但是由于路面的不平或者长期运行后交管机器人底部滚轮的磨损，都会造成交管机器人到达设定位置的偏差，导致智能交管机器人未按预定轨迹移动，造成智能交管机器人之间的护栏偏差，增加护栏倾倒的风险。


技术实现要素：

4.本发明提出一种基于棋盘格的交管机器人多角度定位方法及装置，解决了智能交管机器人的定位问题，实现交管机器人精准定位，保证交管机器人移动过后在同一直线上。
5.本发明的技术方案是这样实现的：一种基于棋盘格的交管机器人多角度定位方法，包括s11：设定交管机器人右侧面底部贴有棋盘格标签，左侧面底部安装有两个激光传感器。
6.进一步的，步骤s11所述棋盘格标签，是由m*n个黑白相间的成倍数增大和缩小的矩形格组成。
7.进一步的，步骤s11所述棋盘格，设定最小的格子是一个边长为a的正方形，所述标签是由以左下角边长为a的正方形格为起点，从左到右，n个格子长度依次为：，组成标签的长为;从下到上，m个格子长度依次为：，组成标签
的宽为;且左侧起始均为a的白色亮格，右侧结尾均为a的白色亮格。
8.进一步的，步骤s11所述设定第一交管机器人为k1，设定第二交管机器人为k2，......,第n交管机器人为kn；第一交管机器人右侧面底部贴有棋盘格标签标记为n1，第二交管机器人右侧面底部贴有棋盘格标签标记为n2，......,第n-1交管机器人右侧面底部贴有棋盘格标签标记为nn-1；第二交管机器人左侧面底部正对第一交管机器人右侧面底部的棋盘格标签的位置装有两个激光传感器，记为左侧激光传感器j21和右侧激光传感器j22，......,第n交管机器人左侧面底部正对第n-1交管机器人右侧面底部的棋盘格标签的位置装有两个激光传感器，记为左侧激光传感器jn1和右侧激光传感器jn2。
9.进一步的，步骤s11所述两个激光传感器水平平行放置且分别与前一个机器人上贴有的棋盘格标签的横向的左侧边缘和右侧边缘对齐，即两个激光传感器之间的长度等于棋盘格标签的横向长度。
10.s12：将棋盘格标的所有有效的标签信息码组存储到第二交管机器人至第n交管机器人的cpu中，记为基准信息码组；s13：前一交管机器人控制后一交管机器人的激光传感器打开，带有激光传感器的交管机器人扫描前一交管机器人的棋盘格标签，直至得到的数据信息和基准信息码组相匹配，交管机器人停止移动；s14：重复步骤s13，直至第n交管机器人完成定位动作，定位结束，关闭定位系统。
11.进一步的，步骤s13包括s131：机器人k1静止，机器人k2开启激光传感器，设定机器人k2向前移动长度a可得到一个返回信号，设定机器人k2打开激光传感器后开始从当前位置向前移动；机器人k2向前移动a的长度，若两个传感器j21和j22都没有检测到有效信号（白色亮格），则机器人k2往回走2a的长度，以此类推，机器人k2往前走3a的长度，再往回走4a的长度......直至检测到有效信号，然后不再改变移动方向，接着向前移动，直至得到符合机器人cpu存储的基准信息后停止移动；s132：交管机器人k2停止移动后，交管机器人k2发送信号给交管机器人k3打开交管机器人k3上的激光传感器，重复步骤s13，直至交管机器人kn完成定位动作，定位结束，关闭定位系统。
12.进一步，步骤s131包括s1311：激光传感器扫描到白色格子时会有光反射回来，返回的信息记为有效信息1，扫描到黑色格子时没有光反射回来，记为0；s1312：当交管机器人k2开始移动，交管机器人k2上右侧激光传感器j22扫描结果为100111000011111000000.......，而左侧激光传感器j21一直没有扫描到有效信息，则当交管机器人k2的cpu接收到右侧激光传感器j22的扫描结果后，与交管机器人k2的cpu内存储的基准信息进行比对，只要与cpu内存储的基准信息数据相同，交管机器人k2即停止移动；s1313：如果左侧激光传感器j21先扫描到信息且走过规定的距离仍无法得到反馈信息，即往回移动，直到得到符合交管机器人cpu存储的基准信息后停止移动；
s1314：交管机器人k2向前移动a的距离内发现左侧激光传感器j22检测到了有效信号，此时交管机器人k2开始从当前位置往回移动2a，当交管机器人k2在往回移动过程中发现右侧激光传感器j22检测到有效信号，则交管机器人k2再次向前移动直至左侧激光传感器j21检测到有效信号，第二交管机器人k2停止移动；s1315：如果右侧激光传感器j22先扫描到信息且走过的距离小于棋盘格标签的横向长度时左侧激光传感器j21即检测到有效信号，则在左侧激光传感器j21检测到有效信号后交管机器人k2停止移动；s1316：交管机器人k2做往复移动至20次后仍没有检测到有效信号，则上传机器人cpu，机器人cpu上报报警，机器人停止移动；进一步，本发明还提出了一种基于棋盘格的交管机器人多角度定位装置，包括棋盘格标签，由m*n个黑白相间的成倍数增大后再成倍数缩小的矩形格组成，且左侧起始均为最小单位的白色亮格，右侧结尾均为最小单位的白色亮格，用于激光传感器扫描后得到反射信息，得到数据码组；两个激光传感器，所述两个激光传感器水平平行放置且分别与前一个机器人上贴有的棋盘格标签的横向的左侧边缘和右侧边缘对齐，即两个激光传感器之间的长度等于棋盘格标签的横向长度；交管机器人cpu，用于存储基准信息，控制激光传感器动作，控制交管机器人按规定进行移动，交管机器人之间的信息交互，将报警信息上传后台；进一步的，所述激光传感器扫描到白色格子时会有光反射回来，返回的信息为1，扫描到黑色格子时没有光反射回来，记为0。
13.进一步的，所述激光传感器扫射到棋盘格标签后得到的信息进行处理并发送给交管机器人，交管机器人通过接收到的信息与基准信息进行判别，如果在规定的步数内接收到与基准信息相符合的信息，可以判定交管机器人已到达规定位置（即与前一个交管机器人对齐），交管机器人停止移动，如果交管机器人走到规定的步数仍无法接收到与基准信息相符的信息，则交管机器人会向相反的方向移动一定的步数，如此往复，直到交管机器人移动到预设基准点的位置，如果往复20次后仍无法接收到有效信号，则交管机器人报警上传后台。
14.本发明的工作原理及有益效果为：采用激光器准确定位的原理，系统整体费用低，既达到了机器人双重定位的目的，又节约了成本。
15.利用机器人本身的中央处理器进行系统的运算，实现快速精确定位，利用交管机器人本身的运算系统，充分利用现有资源，用最低的成本实现更优更可靠的定位目的。
16.通过棋盘格定位法，对交管机器人进行微调，解决了由于路面的不平或者长期运行后交管机器人底部滚轮的磨损等原因造成的交管机器人到达设定位置的偏差，更加确保了机器人的可靠性和一致性。
17.本系统还可以监测交管机器人所处路面的情况，如果有幅度较大的凹凸不平，通过激光扫描棋盘格传给交管机器人的数据即可发出报警，通过预警系统维护人员可以及时的查看交管机器人的现状，能够减少交管机器人倾倒的风险。
附图说明
18.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
19.图1为基于棋盘格的交管机器人多角度定位方法流程图；图2为基于棋盘格的交管机器人多角度定位方法及装置的棋盘格与激光传感器位置对应图；图3为基于棋盘格的交管机器人多角度定位方法及装置的棋盘格及对应码组图；图4为基于棋盘格的交管机器人多角度定位方法位置情形图例；图5为交管机器人的连接示意图；
实施方式
20.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.如图1所示，本实施例为列举了一个智能潮汐车道由8个智能交管机器人连接组成，设定靠近路口处的交管机器人为第一交管机器人k1，向后一次记为第二交管机器人k2、第三交管机器人k3......第八交管机器人k8；第一交管机器人k1右侧面底部贴有棋盘格标签标记为n1，第二交管机器人k2右侧面底部贴有棋盘格标签标记为n2，......,第七交管机器人k7右侧面底部贴有棋盘格标签标记为n7，第八交管机器人k8上无棋盘格标签；第二交管机器人k2左侧面底部正对第一交管机器人k1右侧面底部的棋盘格标签的位置装有两个激光传感器，记为左侧激光传感器j21和右侧激光传感器j22，......,第八交管机器人k8左侧面底部正对第七交管机器人k7右侧面底部的棋盘格标签的位置装有两个激光传感器，记为左侧激光传感器j81和右侧激光传感器j82，第一交管机器人k1上无激光传感器；棋盘格标签，由11*11个黑白相间的成倍数增大和缩小的矩形格组成，最小的格子是一个边长为1mm的正方形，标签是由以左下角边长为1的正方形格为起点，从左到右，11个格子长度依次为：{1mm，2mm，3mm，4mm，5mm，6mm，5mm，4mm，3mm，2mm，1mm}，组成标签的长为36mm；从下到上，11个格子长度依次为：{1mm，2mm，3mm，4mm，5mm，6mm，5mm，4mm，3mm，2mm，1mm}，组成标签的宽为36mm；且左侧起始均为a的白色亮格，右侧结尾均为a的白色亮格；用于激光传感器扫描后得到反射信息，得到数据码组；两个激光传感器，所述两个激光传感器水平平行放置且分别与前一个机器人上贴有的棋盘格标签的横向的左侧边缘和右侧边缘对齐，即此时两个激光传感器之间的距离为36mm；交管机器人cpu，用于存储基准信息，控制激光传感器动作，控制交管机器人按规定进行移动，交管机器人之间的信息交互，将报警信息上传后台；激光传感器扫描到白色格子时会有光反射回来，返回的信息为1，扫描到黑色格子时没有光反射回来，记为0；将所有符合条件的基准信息经cpu计算后全部存储至cpu内，形成基准信息库；第一交管机器人k1静止，第一交管机器人k1控制第二交管机器人k2开启左侧激光传感器j21和右侧激光传感器j22，第二交管机器人k2开始从当前位置向右移动，第二交管
机器人k2第一次向右走1mm（即两个棋盘格的格子的长度），若左侧激光传感器j21和右侧激光传感器j22都没有检测到有效信号（白色亮格），则第二交管机器人k2向左走1mm，以此类推，第二交管机器人k2向右走2mm，再向左走3mm的长度......直至检测到有效信号，然后不再改变移动方向，接着向前移动，直至得到符合机器人cpu存储的基准信息后停止移动；情形1：第一交管机器人k1静止，第一交管机器人k1控制第二交管机器人k2开启左侧激光传感器j21和右侧激光传感器j22，此时，左侧激光传感器j21和右侧激光传感器j22均没有检测到有效信号（白色亮格）；第二交管机器人k2开始从当前位置向右移动，第二交管机器人k2第一次向右走1mm，交管机器人k2在移动的过程中，右侧激光传感器j21就检测到有效信号，则第二交管机器人k2从检测到有效信号开始记为起始位置向右移动，得到扫描结果为100111000011111000000111110000111001时立即将扫描结果发送给交管机器人k2的cpu，则当交管机器人k2的cpu接收到左侧激光传感器j21的扫描结果后，与第二交管机器人k2的cpu内存储的基准信息进行比对，cpu内存储的基准信息数据包含100111000011111000000111110000111001，第二交管机器人k2即停止移动，然后交管机器人k2发送信号给交管机器人k3打开交管机器人k3上的激光传感器，直至交管机器人k8完成定位动作，定位结束，关闭定位系统。
22.情形2：第一交管机器人k1静止，第一交管机器人k1控制第二交管机器人k2开启左侧激光传感器j21和右侧激光传感器j22，此时，左侧激光传感器j21没有检测到有效信号，右侧激光传感器j22检测到有效信号；第二交管机器人k2开始从当前位置向右移动，在第二交管机器人k2移动小于等于36mm的距离时发现左侧激光传感器j21检测到了有效信号，则第二交管机器人k2即停止移动，然后交管机器人k2发送信号给交管机器人k3打开交管机器人k3上的激光传感器，直至交管机器人k8完成定位动作，定位结束，关闭定位系统。
23.情形3：第一交管机器人k1静止，第一交管机器人k1控制第二交管机器人k2开启左侧激光传感器j21和右侧激光传感器j22，此时，左侧激光传感器j21和右侧激光传感器j22均没有检测到有效信号；第二交管机器人k2开始从当前位置向右移动，在第二交管机器人k2向前走1mm，往后走2mm，向前走3mm......往复移动6次内发现右侧激光传感器j22检测到了有效信号，左侧激光传感器j21始终没有检测到有效信号，此时第二交管机器人k2接着向右移动直至左侧激光传感器j21检测到有效信号，则第二交管机器人k2即停止移动，然后交管机器人k2发送信号给交管机器人k3打开交管机器人k3上的激光传感器，直至交管机器人k8完成定位动作，定位结束，关闭定位系统。
24.情形4：第一交管机器人k1静止，第一交管机器人k1控制第二交管机器人k2开启左侧激光传感器j21和右侧激光传感器j22，此时，左侧激光传感器j21和右侧激光传感器j22均没有检测到有效信号；第二交管机器人k2开始从当前位置向右移动，在第二交管机器人k2移动1mm的距离内发现左侧激光传感器j22检测到了有效信号，此时第二交管机器人k2开始从当前位置向左移动2mm，当第二交管机器人k2在向左移动2mm距离过程中发现右侧激光传感器j22检测到有效信号，则第二交管机器人k2再次向右移动直至左侧激光传感器j21检测到有效信号，第二交管机器人k2停止移动；情形5：第一交管机器人k1静止，第一交管机器人k1控制第二交管机器人k2开启左侧激光传感器j21和右侧激光传感器j22，当第二交管机器人k2开始从当前位置向右移动，在第二交管机器人k2向前走1mm，往后走2mm，向前走3mm......往复移动6次内发现左侧激
光传感器j21检测到了有效信号，右侧激光传感器j22始终没有检测到有效信号，此时第二交管机器人k2接着向左移动直至右侧激光传感器j22检测到有效信号，则第二交管机器人k2即停止移动，然后交管机器人k2发送信号给交管机器人k3打开交管机器人k3上的激光传感器，直至交管机器人k8完成定位动作，定位结束，关闭定位系统。
25.情形6：第一交管机器人k1静止，第一交管机器人k1控制第二交管机器人k2开启左侧激光传感器j21和右侧激光传感器j22，当第二交管机器人k2开始从当前位置向右移动，在第二交管机器人k2向前走1mm，往后走2mm，向前走3mm......往复移动6次后，如果第二交管机器人k2的左侧激光传感器j21和右侧激光传感器j22仍然没有检测到有效信号，此时第二交管机器人k2接着做往复移动至20次内，如果发现左侧激光传感器j21检测到了有效信号，右侧激光传感器j22始终没有检测到有效信号，此时第二交管机器人k2接着向左移动直至右侧激光传感器j22检测到有效信号，则第二交管机器人k2即停止移动；如果左侧激光传感器j21和右侧激光传感器j22仍然没有检测到有效信号，第二交管机器人k2的cpu将报警信息上传至后台，交管机器人k3上的激光传感器不再打开，交管机器人k1-k8停止动作，等待相关人员实地查看情况。
26.值得说明的是，如图5所示，本实施例只展现了基于棋盘格的交管机器人多角度定位方法及装置的一种实现方式的说明，但不表示本技术提供的基于棋盘格的交管机器人多角度定位方法及装置只有这一种布置方式；具体设置的数量、位置、角度等都可根据实际应用中的需要进行设置。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“向前”、“往后”、“左”、“右”、“竖向”、“横向”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“表面”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.以上所述的实施例仅是对本发明的某一种可能进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于棋盘格的交管机器人多角度定位方法，其特征在于，包括s11：设定交管机器人右侧面底部贴有棋盘格标签，左侧面底部安装有两个激光传感器；s12：将棋盘格标签的所有有效的标签信息码组存储到第二交管机器人至第n交管机器人的cpu中，记为基准信息码组；s13：前一交管机器人控制后一交管机器人的激光传感器打开，带有激光传感器的交管机器人扫描前一交管机器人的棋盘格标签，直至得到的数据信息和基准信息码组相匹配，交管机器人停止移动；s14：重复步骤s13，直至第n交管机器人完成定位动作，定位结束，关闭定位系统。2.根据权利要求1所述的一种基于棋盘格的交管机器人多角度定位方法，其特征在于，所述的棋盘格标签，是由m*n个黑白相间的成倍数增大和缩小的矩形格组成。3.根据权利要求2所述的一种基于棋盘格的交管机器人多角度定位方法，其特征在于，所述的棋盘格标签，最小的格子是一个边长为a的正方形，所述标签是由以左下角边长为a的正方形格为起点，从左到右，n个格子长度依次为：，组成标签的长为；从下到上，m个格子长度依次为：，组成标签的宽为；且左侧起始均为a的白色亮格，右侧结尾均为a的白色亮格。4.根据权利要求1所述的一种基于棋盘格的交管机器人多角度定位方法，其特征在于，所述两个激光传感器水平平行放置且分别与前一个机器人上贴有的棋盘格标签的横向的左侧边缘和右侧边缘对齐，即两个激光传感器之间的长度等于棋盘格标签的横向长度。5.根据权利要求1所述的一种基于棋盘格的交管机器人多角度定位方法，其特征在于，设定第一交管机器人为k1，设定第二交管机器人为k2，......,第n交管机器人为kn；第一交管机器人右侧面底部贴有棋盘格标签标记为n1，第二交管机器人右侧面底部贴有棋盘格标签标记为n2，......,第n-1交管机器人右侧面底部贴有棋盘格标签标记为nn-1；第二交管机器人左侧面底部正对第一交管机器人右侧面底部的棋盘格标签的位置装有两个激光传感器，记为左侧激光传感器j21和右侧激光传感器j22，......,第n交管机器人左侧面底部正对第n-1交管机器人右侧面底部的棋盘格标签的位置装有两个激光传感器，记为左侧激光传感器jn1和右侧激光传感器jn2。
6.根据权利要求1所述的一种基于棋盘格的交管机器人多角度定位方法，其特征在于，步骤s13包括s131：机器人k1静止，机器人k2开启激光传感器，设定机器人k2向前移动长度a可得到一个返回信号，设定机器人k2打开激光传感器后开始从当前位置向前移动；机器人k2向前移动a的长度，若两个传感器j21和j22都没有检测到有效信号（白色亮格），则机器人k2往回走2a的长度，以此类推，机器人k2往前走3a的长度，再往回走4a的长度......直至检测到有效信号，然后不再改变移动方向，接着向前移动，直至得到符合机器人cpu存储的基准信息后停止移动；s132：交管机器人k2停止移动后，交管机器人k2发送信号给交管机器人k3打开交管机器人k3上的激光传感器，重复步骤s13，直至交管机器人kn完成定位动作，定位结束，关闭定位系统。7.根据权利要求5所述的一种基于棋盘格的交管机器人多角度定位方法，其特征在于，步骤s131包括s1311：激光传感器扫描到白色格子时会有光反射回来，返回的信息记为有效信息1，扫描到黑色格子时没有光反射回来，记为0；s1312：当交管机器人k2开始移动，交管机器人k2上右侧激光传感器j22扫描结果为100111000011111000000.......，而左侧激光传感器j21一直没有扫描到有效信息，则当交管机器人k2的cpu接收到右侧激光传感器j22的扫描结果后，与交管机器人k2的cpu内存储的基准信息进行比对，只要与cpu内存储的基准信息数据相同，交管机器人k2即停止移动；s1313：如果左侧激光传感器j21先扫描到信息且走过规定的距离仍无法得到反馈信息，即往回移动，直到得到符合交管机器人cpu存储的基准信息后停止移动；s1314：交管机器人k2向前移动a的距离内发现左侧激光传感器j22检测到了有效信号，此时交管机器人k2开始从当前位置往回移动2a，当交管机器人k2在往回移动过程中发现右侧激光传感器j22检测到有效信号，则交管机器人k2再次向前移动直至左侧激光传感器j21检测到有效信号，第二交管机器人k2停止移动；s1315：如果右侧激光传感器j22先扫描到信息且走过的距离小于棋盘格标签的横向长度时左侧激光传感器j21即检测到有效信号，则在左侧激光传感器j21检测到有效信号后交管机器人k2停止移动；s1316：交管机器人k2做往复移动至20次后仍没有检测到有效信号，则上传机器人cpu，机器人cpu上报报警，机器人停止移动。8.一种基于棋盘格的交管机器人的定位装置，其特征在于，包括棋盘格标签，由m*n个黑白相间的成倍数增大后再成倍数缩小的矩形格组成，且左侧起始均为最小单位的白色亮格，右侧结尾均为最小单位的白色亮格，用于激光传感器扫描后得到反射信息，得到数据码组；两个激光传感器，所述两个激光传感器水平平行放置且分别与前一个机器人上贴有的棋盘格标签的横向的左侧边缘和右侧边缘对齐，即两个激光传感器之间的长度等于棋盘格标签的横向长度；交管机器人cpu，用于存储基准信息，控制激光传感器动作，控制交管机器人按规定进行移动，交管机器人之间的信息交互，将报警信息上传后台。
9.根据权利要求7所述的一种基于棋盘格的交管机器人多角度定位装置，其特征在于，所述激光传感器扫射到棋盘格标签后得到的信息进行处理并发送给交管机器人，交管机器人通过接收到的信息与基准信息进行判别，如果在规定的步数内接收到与基准信息相符合的信息，可以判定交管机器人已到达规定位置（即与前一个交管机器人对齐），交管机器人停止移动，如果交管机器人走到规定的步数仍无法接收到与基准信息相符的信息，则交管机器人会向相反的方向移动一定的步数，如此往复，直到交管机器人移动到预设基准点的位置，如果往复20次后仍无法接收到有效信号，则交管机器人报警上传后台。

技术总结
本发明属于智能交通技术领域，提出了一种基于棋盘格的交管机器人多角度定位方法及装置，该定位方法包括：激光传感器扫描到棋盘格标签后得到的信息进行处理并发送给交管机器人，交管机器人通过接收到的信息与基准信息进行判别，按照棋盘格的渐变进行扫描定位，如果在规定的步数内接收到与基准信息相符合的信息，可以判定交管机器人已到达规定位置，交管机器人停止移动，如果交管机器人走到规定的步数仍无法接收到与基准信息相符的信息，则交管机器人会向相反的方向移动一定的步数，直到交管机器人移动到预设基准点的位置，实现交管机器人的精准定位，降低交管机器人在移动中参照位置不明确导致的护栏偏差甚至护栏倾倒的风险。险。险。


技术研发人员：王士元 王川
受保护的技术使用者：维特瑞交通科技有限公司
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/7/18