本發(fā)明涉及智能機器人，具體而言，涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能搬運機器人。

背景技術：

1、隨著物流技術的發(fā)展，現(xiàn)場物流作業(yè)越來越自動化和智能化。當前，對于密度高，產品集成度大的倉儲或者物流，開始越來越多的采用機器人進行物流作業(yè)，一方面可以大大提高物流作業(yè)的效率，另一方面也能夠有效的節(jié)約人工成本。

2、但目前對于搬運機器人大多還是通過統(tǒng)計的數(shù)據(jù)中心進行總體的物流作業(yè)規(guī)劃，機器人本身僅僅是接收作業(yè)信號并按照作業(yè)信號給出的作業(yè)命令進行機械式的作業(yè)，對于作業(yè)過程中如搬運過程中存在的下料位置不合理導致搬運時掉包、無法進行避障以及碼垛位置的偏離導致碼垛失敗等無法進行及時且合理的處理，進而制約了機器人搬運的效率和準確性。而隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，利用物聯(lián)數(shù)據(jù)來引導機器人進行實時搬運的調整成為提升機器人搬運效率和準確性的重要研究方向。

3、因此，設計一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能搬運機器人，通過利用物聯(lián)數(shù)據(jù)使得機器人能夠在搬運過程中實現(xiàn)合理及時的搬運作業(yè)調整以保證搬運效率和準確性，是目前亟待解決的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能搬運機器人，通過獲取在取料信息進行搬運物流是否能夠在搬運過程中穩(wěn)定不掉包的穩(wěn)定性分析，保證了搬運物料的運行穩(wěn)定性。同時基于物聯(lián)信息，對搬運路徑上的障礙物進行實時的避障分析，以保證不會產生沖撞障礙物而發(fā)生搬運失誤的情況。另外，對搬運的物料進行碼垛的位置分析，以保證在碼垛物料時能夠準確抓取物料，避免抓取位置不合適導致碼垛失敗而損壞物料的情況。利用物聯(lián)數(shù)據(jù)從取料到搬運再到碼垛，充分保證了整個物料處理過程的高效準確實施，進一步提升了物料搬運的效率和物料搬運的低失誤率。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能搬運機器人，被配置為：獲取目標搬運物料信息，進行運載穩(wěn)定性分析，形成運載穩(wěn)定性分析結果數(shù)據(jù)；根據(jù)運載穩(wěn)定性分析結果數(shù)據(jù)，獲取搬運規(guī)劃路徑數(shù)據(jù)，并采集實時路況信息，進行搬運路況實時調整分析，形成實時搬運路徑數(shù)據(jù)；根據(jù)實時搬運路徑數(shù)據(jù)，采集實時位置信息進行碼垛位置調整分析，形成實時碼垛位置信息。

3、在本發(fā)明中，該智能搬運機器人通過獲取在取料信息進行搬運物流是否能夠在搬運過程中穩(wěn)定不掉包的穩(wěn)定性分析，保證了搬運物料的運行穩(wěn)定性。同時基于物聯(lián)信息，對搬運路徑上的障礙物進行實時的避障分析，以保證不會產生沖撞障礙物而發(fā)生搬運失誤的情況。另外，對搬運的物料進行碼垛的位置分析，以保證在碼垛物料時能夠準確抓取物料，避免抓取位置不合適導致碼垛失敗而損壞物料的情況。利用物聯(lián)數(shù)據(jù)從取料到搬運再到碼垛，充分保證了整個物料處理過程的高效準確實施，進一步提升了物料搬運的效率和物料搬運的低失誤率。

4、作為一種可能的實現(xiàn)方式，獲取目標搬運物料信息，進行運載穩(wěn)定性分析，形成運載穩(wěn)定性分析結果數(shù)據(jù)，包括：獲取目標搬運物料的形體信息，進行幾何位置分析，確定出目標搬運物料的幾何位置信息；獲取目標搬運物料的重量位置信息，進行重量位置分析，確定出目標搬運物料的重量位置信息；結合幾何位置信息和重量位置信息，進行載運穩(wěn)定性分析，形成載運穩(wěn)定性分析結果數(shù)據(jù)。

5、在本發(fā)明中，搬運機器人要實現(xiàn)穩(wěn)定的搬運，首先需要確定好在取料時目標搬運物料是穩(wěn)定的放置在了機器人的載運平臺上的，而如何判斷目標搬運物料是穩(wěn)定放置在了載運平臺上，本技術是通過對目標搬運物料在載運平臺上的位置信息和重量分布信息分析來確定的。對于目標搬運物料在載運平臺上的位置信息通過對幾何中心位置進行確定來獲取，而重量分析信息則是通過重量分布的均勻性來確定的，綜合進行幾何位置信息和重量位置的分析評估，能夠實現(xiàn)對目標搬運物料取料時的穩(wěn)定性判斷。

6、作為一種可能的實現(xiàn)方式，獲取目標搬運物料的形體信息，進行幾何位置分析，確定出目標搬運物料的幾何位置信息，包括：以載運平面中心為原點建立搬運坐標系，確定出目標搬運物料相對搬運坐標系的目標三維模型；確定規(guī)則幾何單元體，對目標三維模型進行基于所規(guī)則幾何單元體的分解，并確定出每個規(guī)則幾何單元相對搬運坐標系的幾何中心位置sn?=（xn，yn，zn），其中，n表示目標三維模型被規(guī)則幾何單元體分解后形成的不同規(guī)則幾何單元體的編號，且n≥1，xn表示編號為n的規(guī)則幾何單元體的幾何中心在搬運坐標系下的第一方向位置點，yn表示編號為n的規(guī)則幾何單元體的幾何中心在搬運坐標系下的第二方向位置點，zn表示編號為n的規(guī)則幾何單元體的幾何中心在搬運坐標系下的第三方向位置點；根據(jù)所有幾何中心位置sn，確定出目標搬運物料在搬運坐標系中的目標幾何中心位置s0，其中，；根據(jù)目標三維模型，通過以下方式確定出目標搬運物料的有效空間包絡范圍：根據(jù)目標三維模型的目標幾何中心位置s0確定出包絡目標三維模型且半徑最小的球體，形成球體包絡范圍，并獲取目標三維模型在球體包絡范圍中的體積占比 pball；根據(jù)目標三維模型的目標幾何中心位置確定出包絡目標三維模型且體積最小的矩形，形成矩形包絡范圍，并獲取目標三維模型在矩形包絡范圍中的體積占比 prect；將 pball與 prect中最小值對應的包絡范圍確定為有效空間包絡范圍。

7、在本發(fā)明中，對目標搬運物料在取料后處于載運平臺上的幾何位置信息的獲取，一方面能夠確定出目標搬運物料是否完全處于載運平臺所允許的物料載運空間范圍內，為后續(xù)搬運過程中是否存在磕碰提供參考，另一方面幾何位置信息也是目標搬運物料是否穩(wěn)定放置在載運平臺的依據(jù)。這里，考慮目標搬運物料不一定是規(guī)則的幾何形狀，因而幾何中心可以基于在載運平臺上建立的搬運坐標系進行規(guī)則幾何單元體的分解，進而利用規(guī)則幾何單元體的幾何中心容易確定來確定出目標搬運物料的幾何中心，這樣獲取幾何中心位置可以提高數(shù)據(jù)的準確性，降低不規(guī)則形狀帶來的幾何中心信息獲取難度。當然，對于物料搬運來說，載運平臺提供了合理的載運范圍空間，在這個空間范圍內一方面物料可以穩(wěn)定的放置在上邊確保不會在搬運過程中掉落，另一方面這個范圍空間也是避免與周圍環(huán)境發(fā)生磕碰的界限，有效保證物料的搬運安全。所以基于目標搬運物料的幾何中心位置就可以形成合理的物料包絡范圍，進而為判斷目標搬運物料的位置合理性提供參考。這里包絡范圍考慮了物料的不同形狀，從圓形和矩形包絡范圍中進行挑選，規(guī)則的包絡范圍更加方便進行后續(xù)的空間范圍對比判斷。

8、作為一種可能的實現(xiàn)方式，獲取目標搬運物料的重量位置信息，進行重量位置分析，確定出目標搬運物料的重量位置信息，包括：根據(jù)目標三維模型，確定出目標搬運物料位于搬運坐標系的載運平面上的四個象限中的象限重量wi，其中，i表示搬運坐標系的載運平面上不同象限的編號，i取1，2，3，4；根據(jù)象限重量，確定出目標搬運物料在不同象限的象限重心偏離量di，其中，。

9、在本發(fā)明中，目標搬運物料的重量位置信息也是影響物料在搬運過程中是否穩(wěn)定的重要因素。這里，載運平臺提供了分區(qū)測量重量的參考，旨在確定出目標搬運物料的重量相對載運平臺中心的分布情況，重心偏離量可以指示出重量在每個測量區(qū)的分布大小對比情況，也是產生傾斜或者物料傾倒的參考依據(jù)。

10、作為一種可能的實現(xiàn)方式，結合幾何位置信息和重量位置信息，進行載運穩(wěn)定性分析，形成載運穩(wěn)定性分析結果數(shù)據(jù)，包括：根據(jù)目標搬運物料，確定在搬運坐標系下的最大允許包絡空間范圍以及重量偏離度閾值；獲取目標搬運物料對應的有效空間包絡范圍和不同象限重心偏離量di，并根據(jù)對應的最大允許包絡空間范圍以及重量偏離度閾值進行以下方式的載運穩(wěn)定性分析：當有效空間包絡范圍處于最大允許包絡空間范圍內，且所有象限重心偏離量di均不超過重量偏離度閾值，則輸出載運穩(wěn)定信息；當有效空間包絡范圍不處于最大允許包絡空間范圍內，則輸出載運位置調整信息并持續(xù)獲取新的有效空間包絡范圍和象限重心偏離度進行載運穩(wěn)定性判斷，直至輸出載運穩(wěn)定信息；當存在象限重心偏離量di超過重量偏離度閾值，則輸出載運位置調整信息并持續(xù)獲取新的有效空間包絡范圍和象限重心偏離度進行載運穩(wěn)定性判斷，直至輸出載運穩(wěn)定信息。

11、在本發(fā)明中，通過獲取的幾何位置信息和重量位置信息進行綜合分析，可以充分確定出目標搬運物料是否處于穩(wěn)定的放置位置上。只有同時滿足有效空間包絡范圍處于允許包絡空間范圍，且重量偏離量不超標才能認為目標搬運物料是穩(wěn)定放置在了載運平臺上。當然，分析目標搬運物料的穩(wěn)定性就是需要保證物料放置穩(wěn)定，因而在判斷出不穩(wěn)定的情況下利用物聯(lián)信息通訊取料機構進行取料位置放置調整，調整后再獲取幾何位置信息和重量位置信息，直至確定目標搬運物料放置穩(wěn)定后再進行下一步的搬運作業(yè)，切實避免了物料搬運的掉包失誤。需要說明的是，對于最大允許包絡空間范圍和重量偏離閾值可以結合機器人的設計數(shù)據(jù)以及目標搬運物料的信息取得。

12、作為一種可能的實現(xiàn)方式，根據(jù)運載穩(wěn)定性分析結果數(shù)據(jù)，獲取搬運規(guī)劃路徑數(shù)據(jù)，并采集實時路況信息，進行搬運路況實時調整分析，形成實時搬運路徑數(shù)據(jù)，包括：當形成載運穩(wěn)定信息后，獲取目標搬運物料對應的搬運規(guī)劃路徑，并采集實時路況信息；根據(jù)實時路況信息，并結合實時搬運數(shù)據(jù)，進行避障分析，形成避障分析結果數(shù)據(jù)；根據(jù)避障分析結果數(shù)據(jù)，對搬運規(guī)劃路徑進行避障調整，形成實時搬運路徑數(shù)據(jù)。

13、在本發(fā)明中，在確定取料穩(wěn)定后，就可以獲取目標搬運物料的搬運規(guī)劃路徑信息進行按照規(guī)劃路徑的搬運，這期間為了保證搬運不會出現(xiàn)沖撞障礙和機器人之間的相互碰撞，進行實時路況信息的分析判斷是必要的。基于物聯(lián)數(shù)據(jù)取得路況的實時情況，以此為基礎進行避障分析判斷，充分保證搬運的安全性和高效性。

14、作為一種可能的實現(xiàn)方式，根據(jù)實時路況信息，并結合實時搬運數(shù)據(jù)，進行避障分析，形成避障分析結果數(shù)據(jù)，包括：提取實時路況信息上處于搬運規(guī)劃路徑范圍中的靜止障礙，并進行以下靜止避障分析：獲取靜止障礙在路徑規(guī)劃坐標系下的位置信息，并根據(jù)位置信息確定最小的圓形障礙范圍；設定靜止避障間隔，根據(jù)最小轉彎半徑，對搬運規(guī)劃路徑處于在圓形障礙范圍內的路線沿垂直路徑軸線方向進行基于最小偏離距離的朝向偏離，保證偏離后形成的路徑邊界范圍距離圓形障礙范圍的最小距離不小于靜止避障間隔，并形成靜止避障分析結果信息；確定與目標搬運物料的搬運規(guī)劃路徑相交的相交規(guī)劃路徑，并獲取搬運規(guī)劃路徑以及相交規(guī)劃路徑對應的搬運速度、當前位置坐標以及當前時間點，進行以下動態(tài)避障分析：設定相交時間允許偏量，根據(jù)搬運規(guī)劃路徑對應的搬運速度、當前位置坐標以及當前時間點，確定目標搬運物料到達相交規(guī)劃路徑的目標相交時間點；若目標相交時間點與對應的相交規(guī)劃路徑上搬運物料到達相交點的規(guī)劃相交時間點的相交差量不超過相交時間允許偏量，則根據(jù)相交差量進行搬運速度調整，形成動態(tài)避障分析結果信息；集合靜止避障分析結果信息和動態(tài)避障分析結果信息，形成避障分析結果數(shù)據(jù)。

15、在本發(fā)明中，避障分析主要分為兩類，一類是靜止障礙的避障，另一類是移動的機器人相互之間的避障。對于靜止障礙物的避障，通過物聯(lián)信息實時獲取搬運空間內的處于規(guī)劃路徑上的障礙物信息，進而可以實現(xiàn)及時準確的避障處理，對于機器人之間的避障則主要關注路徑相交位置區(qū)域的情況。對于靜止障礙物避障，首先確定障礙物所涉及的范圍，以這個范圍為基礎，偏移與這個范圍有干涉的路徑，偏移的方向與規(guī)劃路徑的軸線垂直并且偏離是朝向最快移出干涉區(qū)域的方向，這樣可以使得偏離量最小，偏移量過大可能會造成對其他機器人路徑的影響。通過獲取機器人的轉彎半徑信息來形成避障路線，進而完成實時的靜止障礙物避障。對于機器人之間的避障，確定出機器人到達路徑相交點的時間點，并根據(jù)時間點進行分析判斷，這里提供了一個相交時間允許偏量，實質是考慮了機器人的體積空間，這個允許偏量根據(jù)機器人的幾何和運行信息以及搬運物料的情況來進行確定，以保證偏量判斷的準確性。

16、作為一種可能的實現(xiàn)方式，根據(jù)相交差量進行搬運速度調整，形成動態(tài)避障分析結果信息，包括：根據(jù)目標相交時間點 taim、規(guī)劃相交時間點 tplan以及相交時間允許偏量 t0，進行以下搬運速度調整：若，且，則對目標搬運物料的搬運速度進行降速調整，保證降速后對應的目標相交時間點與規(guī)劃相交時間點的差量超過相交時間允許偏量；若，且，則對對應的相交規(guī)劃路徑上搬運物料的搬運速度進行降速調整，保證降速后對應的規(guī)劃相交時間點與目標相交時間點的差量超過相交時間允許偏量。

17、在本發(fā)明中，對于存在可能發(fā)生機器人搬運時相互碰撞的情況，主要通過降速來實現(xiàn)，當然通過增速也可以實現(xiàn)。而降速的對象是基于誰先到達相交點來確定的。后到達相交點的機器人需要降速以等待先到達的機器人通過相交點后再通過，保證相交點上機器人的運行有序進行。

18、作為一種可能的實現(xiàn)方式，根據(jù)實時搬運路徑數(shù)據(jù)，采集實時位置信息進行碼垛位置調整分析，形成實時碼垛位置信息，包括：根據(jù)實時搬運路徑數(shù)據(jù)進行以下碼垛位置調整分析：若實時搬運路徑未進行調整，則形成碼垛位置不調整信息；若實時搬運路勁進行調整，則獲取調整后的路徑終點坐標位置，并結合調整前搬運規(guī)劃路徑的終點坐標位置，進行碼垛位置調整分析，形成碼垛位置調整信息。

19、在本發(fā)明中，物料到達位置后需要進行碼垛，物流自動化下，碼垛也是自動化進行的，因此碼垛也需要物料保證在合理的位置上，避免碼垛時夾持物料不穩(wěn)定而掉包造成物料的損壞。物料碼垛位置是否合理是基于物料在搬運過程中是否發(fā)生路徑調整來確定的，畢竟路徑發(fā)生調整后可能會影響最終物料到達的位置坐標。

20、作為一種可能的實現(xiàn)方式，若實時搬運路勁進行調整，則獲取調整后的路徑終點坐標位置，并結合調整前搬運規(guī)劃路徑的終點坐標位置，進行碼垛位置調整分析，形成碼垛位置調整信息，包括：獲取調整后的路徑終點坐標位置，并標定為調整終點位置 cadj；獲取調整前的搬運規(guī)劃路徑的終點坐標位置，并標定為原始終點位置 corj；根據(jù)所述調整終點位置 cadj和所述原始終點位置 corj，確定碼垛調整向量 cadj corj。

21、在本發(fā)明中，路徑調整后新形成的終點位置坐標需要提供相對原終點坐標的位置信息，進而引導碼垛設備進行位置調整以穩(wěn)定準確的夾持物料進行碼垛。這里提供過位置向量的形式來提供位置偏離信息。對于位置坐標信息，均是在路徑規(guī)劃坐標系下進行，以保證和搬運的規(guī)劃路徑信息進行位置信息上的統(tǒng)一。

22、本發(fā)明提供的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能搬運機器人的有益效果有：

23、該智能搬運機器人通過獲取在取料信息進行搬運物流是否能夠在搬運過程中穩(wěn)定不掉包的穩(wěn)定性分析，保證了搬運物料的運行穩(wěn)定性。同時基于物聯(lián)信息，對搬運路徑上的障礙物進行實時的避障分析，以保證不會產生沖撞障礙物而發(fā)生搬運失誤的情況。另外，對搬運的物料進行碼垛的位置分析，以保證在碼垛物料時能夠準確抓取物料，避免抓取位置不合適導致碼垛失敗而損壞物料的情況。利用物聯(lián)數(shù)據(jù)從取料到搬運再到碼垛，充分保證了整個物料處理過程的高效準確實施，進一步提升了物料搬運的效率和物料搬運的低失誤率。