CN106985145A - 一种搬运输送机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种搬运输送机器人，包括设置有驱动设备的承载台、执行机构和控制模块，驱动设备基于控制模块的控制信息调整承载台的速度和方向以配合执行机构基于控制模块的控制信息搬运货物，机器人还包括磁带导引单元和视觉导引单元，控制模块基于第一位置参数和指定区域的载物架的第二位置参数确定至少一条路线并指示驱动设备根据磁带导引单元的导引按照预定的至少一条路线移动从而将空载状态的载物架从第二位置搬运至第一位置，并且控制承载台将由执行机构按照货物的放置形态参数以对应的移动方式载满货物的载物架按照预定的至少一条路线搬运至指定的第二位置。本发明通过磁带导引和视觉导引的双重方式，使得机器人的定位更准确，效率更高。

Description

一种搬运输送机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种搬运输送机器人。

背景技术

随着电子商务产业的不断发展，物流领域存在着劳动强度大，自动化程度低，商品转运速度慢的问题愈发的引起关注。

国内针对物流领域的有关技术存在着(1)项目柔性低，对复杂路径系统不能适应；(2)成熟运行的系统少；(3)适合物流仓储业务应用的机器人研究很少等等问题。而随着现在国家“互联网+”战略的深入，各大厂商也开始重视智能硬件技术发展，近些年电子商务蓬勃发展，“双十一”在一次又一次的刷新数据的同时，存在着不少于150万的物流从业人员在为消费者们服务，物流公司愈来愈渴求一种能减轻工人劳动强度的产品，以物换人是现在社会各个领域都在迫切的，因此利用机器人可以大大的提高效率。

中国专利(CN 201020981 Y)公开了一种磁导航差动式运载机器人，该装置主要由舵轮、计算机、显示屏、传感器、电池、开关、电源、编码器及弱磁引导探测装置等组成，该装置至少包括有：车体，电动移载机构，电动组合舵轮总成，前、后轮及各种传感器系统，语言，灯光提示、音乐报警装置及驱动转向控制装置；电动组合舵轮总成安装固定在车体的前方。虽然该专利能够解决如何将弱磁感应导引探测系统和光电传感相结合等有关技术问题，但是该专利的机器人沿磁带导线移动的位置偏差较大且不能迅速纠正。因此，市场上迫切需要一种能够减小机器人位移偏差的，准确到达目的地的搬运输送机器人。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供一种搬运输送机器人，包括设置有驱动设备的承载台、执行机构和控制模块，所述驱动设备基于所述控制模块的控制信息调整所述承载台的速度和方向以配合所述执行机构基于所述控制模块的控制信息搬运货物，其特征在于，所述机器人还包括磁带导引单元和视觉导引单元，所述磁带导引单元基于磁导引传感模块监测的由至少一段磁带产生的磁场的偏离参数确定所述机器人的位置参数，所述视觉基于采集的图像信息的识别而确定的货物的形态参数来触发与货物位置相关的查询请求以获得所述磁带导引单元反馈的第一位置参数，所述控制模块基于所述第一位置参数和指定区域的载物架的第二位置参数确定至少一条路线并指示所述驱动设备根据所述磁带导引单元的导引按照预定的至少一条路线移动从而将空载状态的所述载物架从第二位置搬运至第一位置，并且控制所述承载台将由所述执行机构按照货物的形态参数以对应的移动方式实现载物状态的所述载物架按照预定的至少一条路线搬运至所述第二位置。本发明通过磁带导引单元和视觉导引单元的配合，使得机器人能够更准确的沿磁带轨道进行移动和搬运货物。

优选的，所述磁带导引单元和所述视觉导引单元对所述机器人行进方向的磁带轨道参数进行同时采集并将所述磁带导引单元采集的第一轨道参数和所述视觉导引单元采集的第二轨道参数发送至分析模块，所述分析模块针对经过对应的过滤和处理方式得到的第一轨道参数和第二轨道参数选取较大的偏差值作为所述机器人位姿调整的依据数据来生成控制信息并发送至所述控制模块。本发明通过使用磁带导引单元和视觉导引单元同时采集磁带轨道参数，减小了单一采集装置的误差，避免了数据的失误而导致的机器人位资错误。本发明能够提高数据的正确率，从而是机器人的工位移动正确而不会由于工位错误而互相碰撞。

优选的，所述控制模块在所述机器人到达第一位置时暂停所述磁带导引单元的数据采集，所述分析模块根据所述视觉导引单元实时采集的货物图像的形态参数评估至少一个货物的移动顺序并选择与预移动货物的形态对应的夹取装置来生成相应的控制信息，所述控制模块基于所述控制信息控制所述执行机构以相应的夹取装置将货物夹取至设置有至少一个信号发射器的载物架上，并且基于所述信号发射器发射的信号调整所述载物架中货物的摆放位置以至于所述货物不会互相挤压。在机器人只需要夹取货物和摆放货物时，本发明通过磁带导引单元的断开节省能源，并且通过视觉导引单元摆放货物，从而使得载物架上的货物有秩序和避免损坏。

优选的，所述磁带导引单元包括至少一个所述磁导引传感模块和偏差信号接收模块，设置与所述承载台底部的行进方向两端的至少一个所述磁导引传感模块分别实时检测由连续性磁带形成的磁场信息以确定所述磁导引传感器与所述磁带轨道中心点的相对位置参数并发送至所述偏差信号接收模块，所述偏差信号接收模块基于所述相对位置参数以对应的数据处理方法计算所述机器人的所述第一轨道参数并发送至所述分析模块。

优选的，所述视觉导引单元包括视觉图像采集模块和图像数据处理模块，所述视觉图像采集模块实时采集图像信息并发送至数据池以与时间相关的方式存储，所述图像数据处理模块基于时间标识选取最新的图像信息进行数据处理以生成货物的所述形态参数和/或所述第二轨道参数，所述形态参数至少用于控制所述执行机构以执行预夹取操作。本发明的预夹取操作程序简化了机器人的抓取程序，使得机器人能够在抓取期间预先进行下一步动作的计算。

优选的，在所述机器人前往陈列所述载物架的指定区域期间，所述控制模块基于所述机器人所行经的、根据所述第一位置参数和所述第二位置参数分析得到的所述至少一条路线的路程来控制所述执行机构以执行预夹取操作，并且所述控制模块基于所示视觉导引单元采集的所述载物架的图像信息确定所述载物架上的货物形态参数以选取空载状态的所述载物架。本发明通过视觉导引单元选取空载的载物架，避免了机器人将载有货物的载物架重复移动，提高了机器人的搬运效率。

在机器人到达货物所在的第一位置时，需要立即评估或修正下一阶段的导引路线，因此该机器人需要在抓取到货物之后，需要用视觉图像采集模块来预先判断路径上是否有障碍物。此时机器人需要进行大量的数据运算，会延长机器人反应时间。这样不仅降低机器人的工作效率，也会阻碍其它机器人占用相同的地理位置进行其它的夹取操作，不利于多个机器人协同工作。反应慢的机器人之间更容易发生碰撞和互相伤害。

因此，本发明预夹取的操作是根据视觉图像采集模块采集并计算得到的形态参数和抓取顺序预设置并执行的。在机器人夹取期间可以使用视觉图像采集模块来预先判断路径上是否有障碍物并进行下一阶段导引路线的评估和修正。本发明即不需要重复采集货物的形态参数，使计算得到的数据进行最大化的有效利用。这样既提升了机器人夹取货物的工作效率，又减少了机器人与障碍物或其它机器人的碰撞概率，解决了机器人的安全问题。

优选的，所述机器人还包括超声波障碍物采集模块，所述控制模块基于所述超声波障碍物采集模块采集的障碍物信息将所述机器人的至少一种移动状态以有序的方式主动组合切换以绕过所述障碍物，所述移动状态包括开始、直行、左转、右转、暂停和/或停止。超声波障碍物采集模块能够有效阻止机器人之间互相碰撞，或者机器人与障碍物相撞，提高了机器人的行驶效率。

优选的，所述承载台的一端设置有具有剪叉式升降机构的托盘，所述控制模块基于以对称方式设置于所述载物架的框架的所述信号发射器的信号来控制所述托盘与所述框架之间的距离，从而调整所述托盘移动至能够举升所述载物架的恰当位置以将所述载物架托举离开底面。通过托盘将载物架准确平稳托起，能够避免由于载物架不稳而发生货物损坏的情况，保证了货物的安全。

优选的，所述执行机构包括所述第一执行单元和第二执行单元，所述控制模块基于货物的所述形态参数、搬运模式和形态参数阈值确定所述第一执行单元和第二执行单元的优先执行顺序。

优选的，所述第一执行单元包括设置于所述承载台一端并基于控制参数以可伸缩的方式移动的执行平台和对称设置于所述执行平台一端的两个机械前臂，对称的两个所述机械前臂基于所述执行平台移出所述承载台底部的条件转动以使所述圆柱筒接触货物两侧并且以相对的方向等速滚动，从而以摩擦的方式移动货物进入所述执行平台；所述第二执行单元包括竖直蜗杆、制动单元、转向单元和至少2个夹板，所述制动单元通过涡轮结构与设置于所述承载台上的竖直蜗杆连接从而在第一角度进行竖直移动，所述制动单元基于转动涡轮的设置在第二角度进行360度角的全方位转动，所述转向单元以可转动的方式与所述制动单元的一端连接从而在第三角度进行转动，对称的设置于所述转向单元的丝杆上的所述夹板以可转动的方式互相接近从而夹取货物。

本发明的有益技术效果：

(1)本发明的机器人兼具纸盒抓取和运输，同时具有多件搬运和单件快速搬运的功能，能够适应不同的工作状态；

(2)本发明通过机械夹取单元的弹性保护设计和驱动单元的减震设计，能够更好保证运输过程中的稳定性和运载物的安全性，避免快件破损的情况出现；

(3)本发明能够实时纠正机器人的偏差，使机器人沿着磁带轨道准确稳定移动，提供工作效率且降低错误概率；

(4)本发明的机器人的机械夹取单元，通过盘式结构实现执行单元的多个方向的转动的自由度的实现，具有更加良好的稳定性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的驱动单元的俯视的结构示意图；

图3是本发明的驱动单元的仰视的结构示意图；

图4是本发明的第一执行单元的结构示意图；

图5是本发明的升降单元的结构示意图；

图6是本发明的第二执行单元的结构示意图；

图7是本发明的安全结构的结构示意图；和

图8是机器人的磁带轨道偏差示意图。

附图标记列表

10：第二执行单元 20：驱动单元 30：升降单元

40：信号发射器 50：限位模块 60：第一执行单元

11：上盘封盖 12：第一电机 13：下盘封盖

14：下盘 15：电机支撑环 16：上盘

17：转向单元 18：夹板 21：万向轮

22：驱动轮 23：驱动电机 31：托盘

32：剪叉式支杆 33：第一丝杆 34：凸起

51：弹性传感器 61：齿条 19：制动单元

62：放货平台 63：机械前臂 64：圆柱筒

80：视觉图像采集模块 90：分析模块 100：磁带轨道中心线

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

实施例1

本发明涉及一种搬运输送机器人。为了给人以足够亲切感和设计感，本发明将机器人整体设计成非常可爱的造型，同时将内部机构进行隐藏，同时也起到保护的作用。

如图1所示，搬运输送机器人包括视觉图像采集模块80、分析模块90、控制模块70、驱动单元20和第一执行单元10。分析模块90基于视觉图像采集模块80采集的图像信息确定货物的形态参数，并且根据货物的形态参数自动识别搬运模式。控制模块70基于货物的形态参数和识别的搬运模式信息向驱动单元20和/或第二执行单元10发送依据货物的位置特征移动和/或夹取货物的控制参数。本发明的驱动单元包括驱动设备。

驱动单元20基于控制模块70的控制参数移动以配合第一执行单元10以与货物的位置对应的夹取角度夹取货物，并且驱动单元20基于控制模块70发送的驱动信息将货物输送至指定地点。

控制模块70基于货物的形态参数确定与货物的状态匹配的执行机构。执行机构包括以滚动摩擦的方式夹取货物的第一执行单元和以多角度转动的方式夹取货物的第二执行单元。第一执行单元60用于夹取位置较低且平放的货物。第二执行单元10用于夹取位置和角度较复杂的货物。承载台载有至少一个货物。承载台包括多层结构的载物架和单层的载物架。

本发明设置多种执行机构，能够根据不同的货物状态，使用不同的方式进行货物的夹取，效率高，夹取货物稳定，降低了货物损坏的几率。尤其是多角度转向的第二执行单元，能够用复杂的角度将货物从一堆货物中平稳夹取出来且不会损坏，并且将货物转换角度平稳放置。

控制模块70基于货物的形态参数、搬运模式和形态参数阈值确定第一执行单元和第二执行单元升降单元的优先执行顺序以及第一执行单元和第二执行单元的组合执行顺序。

本发明根据货物的形态参数选择两个执行单元交叉配合，能够更快更好的运输货物，例如，图像扫描单元扫描有6个货物，且货物摆放杂乱。则控制模块根据货物数量阈值3确定搬运模式为多件搬运模式。控制模块70基于货物的实际状态，将地面的货物通过第二执行单元夹取至载物架，并且通过第一执行单元将多余的一个货物运输。则控制模块70确定夹取执行单元的顺序为，第二执行平台、第一执行平台。并且，第二执行平台和第一执行平台依据货物的实际状态交叉执行。

优选的，驱动单元20还设置有缓冲装置，从而使得也使得机器人在面对一些特殊的工作状况诸如地面不平整时，保证运输过程的安全性。优选的，驱动电机的周围设置有至少1个减震器。驱动电机23于驱动轮之间设置有减速器。减震器和减速器的设置使得机器人减少了地面震动，更有利于货物的输送。在驱动单元和整体承载部分之间由四个避震器进行固连，有两个方面的意义，第一是为了保证驱动轮能够很好的与地面接触，使得机器人转向和前进的稳定性。第二是为了减缓由于地面的不平整所产生的机器人可能出现的震动，保证运输和物品的安全性。

优选的，差速控制系统包括设置于驱动轮与驱动电机之间的差速器和控制器，控制器基于控制模块70的控制信息控制差速器调整驱动电机的转动速率参数。

差速转向使得车辆不需改变车轮偏转的角度，而是通过改变两侧车轮的速度使其大小不等来实现不同半径的转向甚至是原地转向，通过差分驱动，当两轮转速相同，方向相反时，即可以实现机器人零半径回转，此吋旋转中心位于两驱动轮连接线的中心。这种设计不仅增强了机器人承载能力，同时能够保证机器人的灵活性，驱动轮通过两个电机控制，基本可以实现机器人的全方位移动，能够使机器人在狭小的通道内作业。

优选的，如图4所示，承载台的与升降单元30相对的一端的底部设置有第一执行单元60。第一执行单元60包括与承载台上的齿轮匹配的齿条61、放货平台62、机械前臂63和圆柱筒64。齿轮与设置于承载台底部的第四电机连接。第四电机基于控制模块70的控制信息启动并带动齿轮转动，与齿轮匹配的齿条61从承载台底部滑出并以转轴转动的方式将与齿条的一端以转轴的方式连接的设有圆柱筒64的至少一个机械前臂53伸出以通过至少两个对称的圆柱筒64摩擦固定货物。

初始时下端的第一执行单元收到机器人底部，从而不影响机器人上部的工作状态。当揽货装置工作时，第四电机带动齿轮齿条机构使得放货平台伸出，第四电机带动机械前臂转动。当圆柱筒和纸盒相接触，内部的第四电机带动摩擦滚筒转动，利用滚筒和纸盒间的摩擦使得纸盒进入平台内实现货物的搬运。

本发明的第二执行单元10包括盘型结构的制动单元19和转向单元17，制动单元19包括设置有用于控制下盘模块水平转动的第一电机的上盘模块和设置有用于控制转向单元竖直转动的第二电机的下盘模块。

优选的，如图6所示，上盘模块的第一电机12设置于水平转动的上盘内并且设置于电机支撑环15的一端，上盘模块通过电机支撑环15与下盘模块衔接，第一电机12通过蜗轮蜗杆单元调整下盘模块的水平转动角度。

如图6所示，上盘上设置有上盘封盖11从而将第一电机12封在上盘16中。优选的，上盘封盖11通过至少一个螺栓与上盘16固定。电机支撑环15于下盘封盖13连接固定。下盘封盖13和下盘14将第二电机封在下盘14中。下盘14与转向单元17通过丝杆联动以通过丝杆转动调整夹板18的位置。优选的，上盘末端由第一电机带动蜗轮蜗杆机构，从而使得上盘能够进行角度调整。

优选的，如图7所示，转向单元17包括设置于至少一个夹板支撑点以控制夹板的压力参数的至少一个限位模块50和至少一个设置于夹板18内侧的弹性模块。

优选的，限位模块50设置有至少一个压力传感器。弹性模块包括多个设有弹簧的摩擦系数较大的圆形平板。弹性传感器51设置在圆形平板上，优选的，设有弹簧的摩擦系数较大的弹性传感器51以阵列的形式排列在夹板18的内侧。

优选的，蜗轮蜗杆机构包括转动涡轮、转动蜗杆、提升蜗杆和提升涡轮构成。

优选的，如图2和图3所示，本发明的机器人能够在承载自身机构的同时两层载物架及货物穿梭在仓库狭窄通道内，所以对承载能力要求300KG。经过分析，本产品最终选择六轮布局形式。前后各两个万向轮，中间两个驱动轮，不仅增强轮式机器人承载能力，同时能够保证机器人的灵活性，驱动轮通过两个经行星减速器的电机控制，并实现差速转向，基本可以实现机器人的全方位移动，能够使本产品在狭小的通道内作业。

优选的，如图5所示，承载台上位于驱动单元20一侧设置有以升降方式进行托举货物的升降单元30。升降单元30包括剪叉式升降机构和托盘31，剪叉式升降机构包括基于第三电机转动的第一丝杆33、设置于托盘两侧的剪叉式支杆32和基于丝杆的转动进行移动的滑块。剪叉式支杆32的远离托盘31的一端与承载台固定，另一端与滑块固定。第三电机基于控制模块70的控制信息调整第一丝杆33的转动速率从而改变滑块的移动速度和移动位置，剪叉式支杆32基于滑块的移动位置改变剪叉式支杆的交叉角度从而调整托盘31的升降高度。

优选的，托盘31的边缘设置有凸起34，从而防止货物滑落。托盘31的局部有橡胶填充，以增大摩擦力，确保载物架不会和托板发生大的相对滑动，保证运送过程中载物架和其上物品的安全。

如图2所示，驱动单元20包括承载台、至少一个驱动电机23、差速控制系统、至少两个万向轮21和至少两个驱动轮22。驱动轮22分别设置在机器人承载台的两侧中部并分别与对应的驱动电机23连接。万向轮21分别设置在承载台的四角。驱动电机23基于差速控制系统的控制信息调整驱动方向和速度，从而以驱动轮22相对反向转动的方式实现承载台的原地转向。

实施例2

本实施例是对实施例1的进一步改进，与实施例1重复的内容不再赘述。

本实施例提供一种搬运输送机器人，包括设置有驱动设备的承载台、执行机构和控制模块，驱动设备基于控制模块的控制信息调整承载台的速度和方向以配合执行机构基于控制模块的控制信息搬运货物。机器人在从货物位置指定位置的搬运需要进行位置的引导，搬运输送机器人还包括以有线或者无线的方式对指定位置进行引导的导引单元。

优选的，机器人还包括磁带导引单元和视觉导引单元。

磁带导引单元基于磁导引传感模块监测的由至少一段磁带产生的磁场的偏离参数确定机器人的位置参数。视觉导引单元基于采集的图像信息的识别而确定的货物的形态参数来触发与货物位置相关的查询请求以获得磁带导引单元反馈的第一位置参数。控制模块基于第一位置参数和指定区域的载物架的第二位置参数确定至少一条路线并指示驱动设备根据磁带导引单元的导引按照预定的至少一条路线移动从而将空载状态的载物架从第二位置搬运至第一位置，并且控制承载台将由执行机构按照货物的形态参数以对应的移动方式实现载物状态的载物架按照预定的至少一条路线搬运至第二位置。

例如，铺设的磁带轨道会形成一个强磁场。磁导引传感模块能够监测机器人所在位置的磁场的偏离参数。磁导引传感模块根据偏离参数和磁带信息能够确定机器人的位置参数。机器人在行驶过程中通过视觉导引单元不断采集视觉图像信息。在机器人没有搬运任务并采集到货物图像的时候，视觉导引单元确定货物的形态参数。并且，视觉导引单元根据货物的形态参数触发与货物位置相关的查询请求。磁带导引单元针对查询请求反馈货物的第一位置参数。机器人的控制模块根据货物的第一位置参数和载物架区域的第二位置参数确定至少一条磁带轨道路线。机器人的控制模块指示驱动设备根据磁带导引单元的导引按照预定的至少一条路线移动至载物架的指定区域。机器人通过视觉导引单元选择处于空载状态的载物架，并且将载物架放置在承载台上从而将载物架从第二位置搬运至第一位置。在机器人返回第一位置后，控制模块控制执行机构按照货物的形态参数以对应的移动方式将货物搬运至载物架。在载物架装满后，控制模块控制承载台将处于载物状态的载物架按照预定的至少一条路线搬运至第二位置。如此反复，机器人能够一次搬运多个货物，提高了机器人的工作效率。由于视觉导引单元对环境要求较高，且易受光照因素、地面因素等影响，而磁带导引单元易受周围电磁信号影响，且可检测范围小。因此，将视觉导引和磁带导引相结合的导引策略，可以有效消除干扰，实现精确导航定位。

相对于机器人首先托举着空载的载物架再找货物的模式，本发明的机器人不需要消耗多余的能源，即节省电能又减少了不必要的路程。在遇到单个货物的情况下，机器人只需要将货物搬运到指定区域的载物架上，而不需要再次搬运载物架。

优选的，磁带导引单元和视觉导引单元对机器人行进方向的磁带轨道参数进行同时采集并将磁带导引单元采集的第一轨道参数和视觉导引单元采集的第二轨道参数发送至分析模块90。分析模块90针对经过对应的过滤和处理方式得到的第一轨道参数和第二轨道参数选取较大的偏差值作为机器人位姿调整的依据数据来生成控制信息并发送至控制模块。

优选的，磁带导引单元包括至少一个磁导引传感模块和偏差信号接收模块。设置与承载台底部的行进方向两端的至少一个磁导引传感模块分别实时检测由连续性磁带形成的磁场信息以确定磁导引传感器与磁带轨道中心点的相对位置参数并发送至偏差信号接收模块。

优选的，底面采用黑色可粘贴磁带铺设，在转弯位置设置转弯标识。磁导引传感模块对行进方向的磁带轨道进行实时采集，并发送至偏差信号接收模块。控制模块采用六种移动状态组合切换来控制驱动设备。移动状态包括开始、直行、左转、右转、暂停和/或停止。机器人的任务描述文件，启动于开始状态，结束于停止状态。控制模块经过直行、左转、右转、暂停等状态的有序组合就可以到达任意的配送地点。

优选的，机器人还包括超声波障碍物采集模块。控制模块基于超声波障碍物采集模块采集的障碍物信息将机器人的至少一种移动状态以有序的方式主动组合切换以绕过障碍物，这样就实现了机器人在配送过程中的自动避让。优选的，开始状态为手动触发状态或软件触发状态，其它移动状态可根据配送过程中的实际状况实现自动切换。

优选的，如图8所示，当机器人在直行、左转、右转3中状态下的实际姿态与理想姿态存在一定偏差，磁导引传感模块需要根据实时采集的磁带轨道信息获得承载台自身的位资状态以及与当前磁带轨道的横向偏差△d和角度偏差△θ，从而确定相对位置参数并发送至分析模块90。分析模块90根据偏差大小确定控制策略和控制参数。

优选的，视觉导引单元包括视觉图像采集模块和图像数据处理模块。视觉图像采集模块实时采集图像信息并发送至数据池以与时间相关的方式存储，图像数据处理模块基于时间标识选取最新的图像信息进行数据处理以生成货物的形态参数和/或第二轨道参数。

优选的，视觉图像采集模块采用CCD设备。CCD设备和磁导引传感模块对行进方向上的车道线进行实时采集，并将原始采集信息传送至可共享的数据池中。而在数据处理过程中采用定时处理机制。

优选的，图像数据处理模块定时从数据池中获取当前时刻最新的采集数据，对采集的数据进行处理，获得当前磁带轨道的数据信息。

针对CCD设备采集的磁带轨道信息，主要进行了噪声清除、畸变校正、边缘提取等处理。其中，噪声清除采用了双向中值滤波法，即以某一特定像素点为中心确定一个长度(点数)为m的邻域，其中m为奇数，首先沿X轴方向一维中值滤波，再作沿Y轴方向一维中值滤波，进而在减少计算量的同时获得与二维中值滤波相近的结果。畸变校正采用棋盘矫正法，以3帧的棋盘格图像为参考获得畸变系数，并将图像中本来应该为直线的线条校正为直线。

磁带轨道边缘提取采用Sobel算子算法。常规Sobel算子具有简单、快速等优点，但只采用了两个方向模板，其边缘检测效果欠佳。本发明对常规的Sobel算子进行改进，采用8个方向的边缘检测模板进行边缘抽取。利用改进Sobel算子进行图像抽取后，获取二值化的车道线边缘图像，进而获取磁带轨道中心线的斜率，并以此为参考计算机器人位姿及偏差。

优选的，针对磁导引传感模块采集的磁带轨道信息，提取不同采样点的电位信息，获取被触发最左侧的采样L1和最右侧采样点R1，进而获得磁带轨道中心点相对于当前磁导引传感模块的位置，即相对位置参数。

偏差信号接收模块基于相对位置参数以对应的数据处理方法计算机器人的第一轨道参数并发送至分析模块90。机器人中心轴线与磁带轨道中心线100之间的偏差分为角度偏差和横向偏差两大类，结合工程经验将Δθ调整的阈值范围设定为(-10°，10°)，Δd调整的阈值范围设定为(-50mm,50mm)，并在偏差调整过程中优先调整角度偏移量Δθ。

优选的，分析模块90对第一轨道参数和第二轨道参数进行选取和调整。优选的，分析模块90在判定第一轨道参数和第二轨道参数两组数据均为有效数据后，为避免因某一偏差过大引起机器人控制失调，在偏差调整时选取较大的偏差值作为位姿调整的依据。具体的调整算法如下。

S1：对数据正确性进行判定。

S2：分别计算Δθ、Δd的值；

S3：比较偏差，选定Δθ较大的数值；

S4：若|Δθ|>10°，则在控制周期内调整消除角度误差；在控制周期内调整消除横向偏差。

若|Δθ|≤10°，则判断|Δd|是否大于50mm。若|Δd|>50mm，则控制周期内调整消除横向偏差。

若|Δd|≤50mm，则跟随，不调整机器人位资，当前控制周期结束，进入下一控制周期。

优选的，在机器人到达陈列载物架的指定区域时，控制模块基于所示视觉导引单元采集的载物架的图像信息确定载物架上的货物形态参数以选取空载状态的载物架。

例如，指定区域的载物架整齐排列。如何使机器人区分载物架是否有货物至关重要，能够避免托举错误的载物架从而降低机器人的效率。因此，机器人在到达陈列载物架的指定区域时，视觉图像采集模块采集至少一个载物架的货物形态参数。控制模块根据货物形态参数选取没有货物导入处于空载状态的载物架。

优选的，控制模块基于以对称方式设置于载物架的框架的信号发射器40的信号来控制托盘31与框架之间的距离，从而调整托盘移动至能够举升载物架的恰当位置以将载物架托举离开地面。

优选的，载物架结构共分两层，在载物架的放置的边缘有阻隔凸起以防止货物在运输过程中的滑落。同时载物架的框架上安装有至少一个信号发射器40。机器人能够接收载物架两端的信号对载物架的距离产生反应，调整货物安放的位置和举升载物架时载物架的位置。本发明的载物架不限于2层，可以设置不同的层数和高度。

控制模块根据信号发射器40的信号，将托盘移动至载物架底端的中部，调整托盘的高度从而将载物架以受力均衡的方式托举离开地面。控制模块根据信号检测载物架离开地面后，停止升起并按照预定路线将载物架运送至第一位置。

优选的，当机器人到达货物搬运点时，控制模块断开原有的磁带引导方式，采用图像引导方式进行货物位置和夹取位置的确定。这样既减少了干扰，又节省了能源。控制模块根据视觉图像采集模块采集的图像信息，确定货物的形态参数，并控制机器人的执行机构完成机器人的夹取方向及位置的控制。

优选的，搬运输送机器人还包括模式识别模块。

模式识别模块基于视觉导引单元的图像数据信息和载物架传感单元的传感信息确定搬运模式。搬运模式包括单件搬运模式和多件搬运模式。模式识别模块根据视觉导引单元的图像信息确定货物为一件，则确定搬运模式为单间模式。模式识别模块根据视觉导引单元的图像信息确定货物的数量多余2个，或者多于预设的数量，例如3个，4个或更多，则模式识别模块根据货物的数量确定搬运模式为多件模式。

控制模块70基于单件搬运模式和视觉导引单元的信息，通过启动第四电机从而启动第一执行单元60将单件货物以圆柱筒滚动摩擦的方式夹取并沿引导路线输送至指定位置。

控制模块70基于多件搬运模式和视觉导引单元的信息，在将货物输送至指定载物架后，向驱动单元20发送控制信息从而将升降单元30设置于载物架的底部。升降单元30基于控制模块70的控制信息固定载物架并升高托盘31以托举载物架。驱动单元20基于控制模块70的关于引导路线的控制命令驱动承载台从而将载有至少一个货物的载物架托举至指定位置。

优选的，多件搬运模式采用货物→载物架→搬运→目的地的模式。本发明以快递行业中搬运快件为例对工作过程进行如下说明。

1：第一执行单元完成空间任意位置的快件的抓取。

2：第一执行单元经步进电机带动的微型提升工作台使得快件被放置在特制载物架上。

3：载物架上快件数量到达最大值时，由机器人后部的升降机构将装有多个快件的载物架进行整体提升。

4采用差速转向驱动方式，将载物架运输到指定的位置。机器人将载物架放下，完成一个工作过程。

多件搬运模式能实现多件货物的一次性搬运，但是在面向小型物流站点，搬运距离短，搬运数量不多时，显然是不经济的。同时我们考虑到有时在一些特殊的场合，一些特殊的搬运物物品由于货物高度，体积的不确定，为了更好的保证所搬运产品的安全性和可靠性，因此针对学校，街区的物流站点，主要采用直接搬运的模式，将快件逐一的放置到指定位置。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种搬运输送机器人，包括设置有驱动设备的承载台、执行机构和控制模块，所述驱动设备基于所述控制模块的控制信息调整所述承载台的速度和方向以配合所述执行机构基于所述控制模块的控制信息搬运货物，其特征在于，

所述机器人还包括磁带导引单元和视觉导引单元，

所述磁带导引单元基于磁导引传感模块监测的由至少一段磁带产生的磁场的偏离参数确定所述机器人的位置参数，

所述视觉导引单元基于采集的图像信息的识别而确定的货物的形态参数来触发与货物位置相关的查询请求以获得所述磁带导引单元反馈的第一位置参数，

所述控制模块基于所述第一位置参数和指定区域的载物架的第二位置参数确定至少一条路线并指示所述驱动设备根据所述磁带导引单元的导引按照预定的至少一条路线移动从而将空载状态的所述载物架从第二位置搬运至第一位置，并且控制所述承载台将由所述执行机构按照货物的形态参数以对应的移动方式实现载物状态的所述载物架按照预定的至少一条路线搬运至所述第二位置。

2.如权利要求1所述的搬运输送机器人，其特征在于，所述磁带导引单元和所述视觉导引单元对所述机器人行进方向的磁带轨道参数进行同时采集并将所述磁带导引单元采集的第一轨道参数和所述视觉导引单元采集的第二轨道参数发送至分析模块，

所述分析模块针对经过对应的过滤和处理方式得到的第一轨道参数和第二轨道参数选取较大的偏差值作为所述机器人位姿调整的依据数据来生成控制信息并发送至所述控制模块。

3.如权利要求2所述的搬运输送机器人，其特征在于，所述控制模块在所述机器人到达第一位置时暂停所述磁带导引单元的数据采集，

所述分析模块根据所述视觉导引单元实时采集的货物图像的形态参数评估至少一个货物的移动顺序并选择与预移动货物的形态对应的夹取装置来生成相应的控制信息，

所述控制模块基于所述控制信息控制所述执行机构以相应的夹取装置将货物夹取至设置有至少一个信号发射器的载物架上，并且基于所述信号发射器发射的信号调整所述载物架中货物的摆放位置以至于所述货物不会互相挤压。

4.如前述权利要求之一所述的搬运输送机器人，其特征在于，所述磁带导引单元包括至少一个所述磁导引传感模块和偏差信号接收模块，

设置与所述承载台底部的行进方向两端的至少一个所述磁导引传感模块分别实时检测由连续性磁带形成的磁场信息以确定所述磁导引传感器与所述磁带轨道中心点的相对位置参数并发送至所述偏差信号接收模块，

所述偏差信号接收模块基于所述相对位置参数以对应的数据处理方法计算所述机器人的所述第一轨道参数并发送至所述分析模块。

5.如前述权利要求之一所述的搬运输送机器人，其特征在于，所述视觉导引单元包括视觉图像采集模块和图像数据处理模块，

所述视觉图像采集模块实时采集图像信息并发送至数据池以与时间相关的方式存储，所述图像数据处理模块基于时间标识选取最新的图像信息进行数据处理以生成货物的所述形态参数和/或所述第二轨道参数，所述形态参数至少用于控制所述执行机构以执行预夹取操作。

6.如前述权利要求之一所述的搬运输送机器人，其特征在于，

在所述机器人前往陈列所述载物架的指定区域期间，所述控制模块基于所述机器人所行经的、根据所述第一位置参数和所述第二位置参数分析得到的所述至少一条路线的路程来控制所述执行机构以执行预夹取操作，并且

所述控制模块基于所示视觉导引单元采集的所述载物架的图像信息确定所述载物架上的货物形态参数以选取空载状态的所述载物架。

7.如前述权利要求之一所述的搬运输送机器人，其特征在于，所述机器人还包括超声波障碍物采集模块，

所述控制模块基于所述超声波障碍物采集模块采集的障碍物信息将所述机器人的至少一种移动状态以有序的方式主动组合切换以绕过所述障碍物，

所述移动状态包括开始、直行、左转、右转、暂停和/或停止。

8.如前述权利要求之一所述的搬运输送机器人，其特征在于，所述承载台的一端设置有具有剪叉式升降机构的托盘(31)，

所述控制模块基于以对称方式设置于所述载物架的框架的所述信号发射器的信号来控制所述托盘(31)与所述框架之间的距离，从而调整所述托盘移动至能够举升所述载物架的恰当位置以将所述载物架托举离开底面。

9.如前述权利要求之一所述的搬运输送机器人，其特征在于，所述执行机构包括所述第一执行单元和第二执行单元，

所述控制模块基于货物的所述形态参数、搬运模式和形态参数阈值确定所述第一执行单元和第二执行单元的优先执行顺序。

10.如权利要求9所述的搬运输送机器人，其特征在于，

所述第一执行单元(60)包括设置于所述承载台一端并基于控制参数以可伸缩的方式移动的执行平台(62)和对称设置于所述执行平台(62)一端的两个机械前臂(63)，

对称的两个所述机械前臂(63)基于所述执行平台(62)移出所述承载台底部的条件转动以使所述圆柱筒(64)接触货物两侧并且以相对的方向等速滚动，从而以摩擦的方式移动货物进入所述执行平台(62)；

所述第二执行单元包括竖直蜗杆、制动单元(19)、转向单元(17)和至少2个夹板(18)，

所述制动单元(19)通过涡轮结构与设置于所述承载台上的竖直蜗杆连接从而在第一角度进行竖直移动，所述制动单元(19)基于转动涡轮的设置在第二角度进行360度角的全方位转动，所述转向单元(17)以可转动的方式与所述制动单元(19)的一端连接从而在第三角度进行转动，

对称的设置于所述转向单元(17)的丝杆上的所述夹板(18)以可转动的方式互相接近从而夹取货物。