CN107918840A - 一种移动单元、库存物品管理系统以及定位移动单元的方法 - Google Patents

一种移动单元、库存物品管理系统以及定位移动单元的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种移动单元、库存物品管理系统以及定位移动单元的方法，将传感器固定地布置在工作场所，对移动单元的位置进行主动识别。在工作场所布置的单个传感器可以同时对多个移动单元的位置进行监控，传感器数量仅与工作空间大小有关，与移动单元数量无关。因为移动单元不需要进行复杂的位置解算，也降低了对车载处理器的要求，更有利于将原先的非自动化车辆进行监控或改造成自动化车辆。采用本发明的方式，位置解算并不在AGV本体进行，对AGV车载控制器的要求低，且易于对非智能化的移动单元进行改造，从而实现位置监控和自主运行。

Description

一种移动单元、库存物品管理系统以及定位移动单元的方法
技术领域
本发明涉及物流仓储领域，尤其涉及一种移动单元、库存物品管理系统以及定位移动单元的方法。
背景技术
本发明涉及移动机器人在物流自动化领域的应用。AGV(自动导引车)在物流自动化领域用于对载有物料的被运载物进行自动化运输。AGV需要自动运行的前提是能够辨识自身在工作空间中的位置坐标，传统的方案包括：
1、通过在地面埋设电缆、磁性轨道、视觉导引线等方式引导AGV自主运行；
2、通过在工作空间布置反光标签，AGV车载激光雷达的方式确定机器人的位置坐标；
3、通过在地面设置二维码，AGV车载相机对二维码进行识别的方式，确定AGV的坐标；
现有技术主要是利用车载传感器进行AGV的位置辨识，一个传感器只能对一个AGV的位置进行监控，传感器数量与工作场所内的AGV数量相同，成本非常高；同时，因为AGV本体需要进行复杂的位置解算，对车载处理器有很高的要求，不利于将原先的非自动化车辆进行监控或改造成自动化车辆。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种移动单元、库存物品管理系统以及定位移动单元的方法，大幅度削减仓储系统所需要的传感器数量和整体成本，同时AGV不进行位置解算，降低了车载处理器的要求，有利于对现有车辆的自动化改造。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何在降低传感器数量和前期投入成本的情况下，对仓储空间内的移动单元进行位置定位。
为实现上述目的，本发明提供了一种定位移动单元的方法，管理单元通过传感器获取所述移动单元的位置，所述传感器包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器分布在所述移动单元和被运输物的上方，每个所述第一传感器获取一个区域内所述移动单元和所述被运输物的位置；当所述移动单元位于所述被运输物下方时，位于所述移动单元上的所述第二传感器获取所述移动单元与所述被运输物的相对位置，所述管理单元通过计算所述被运输物的位置和所述移动单元与所述被运输物的相对位置得到所述移动单元的位置；所述移动单元和所述被运输物具有基准标记。
进一步地，所述传感器为主动式传感器。
进一步地，所述传感器为摄像头或激光雷达。
进一步地，所述第一传感器设置在工作场所的天花板或可移动的云台上。
进一步地，所述基准标记包括第一基准标记、第二基准标记和第三基准标记，所述第一基准标记位于所述移动单元的顶部，所述第二基准标记位于所述被运输物的顶部，所述第三基准标记位于所述被运输物的底部。
进一步地，所述基准标记为图案标记、机读码标记或文字标记。
进一步地，所述基准标记为二维码。
进一步地，所述第一传感器将拍摄到的包含所述基准标记的图像传送给所述管理单元，所述管理单元识别所述图像，并计算所述移动单元或所述被运输物在工作空间的位置和/或朝向。
本发明还提供了一种库存物品管理系统，包括传感器、移动单元、被运输物和管理单元，所述传感器包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器被配置为分布在所述移动单元和被运输物的上方，每个所述第一传感器被配置为获取一个区域内所述移动单元和所述被运输物的位置；当所述移动单元位于所述被运输物下方时，位于所述移动单元上的所述第二传感器被配置为获取所述移动单元与所述被运输物的相对位置，所述管理单元被配置为通过计算所述被运输物的位置和所述移动单元与所述被运输物的相对位置得到所述移动单元的位置；所述移动单元和所述被运输物具有基准标记。
进一步地，所述传感器为主动式传感器。
进一步地，所述传感器为摄像头或激光雷达。
进一步地，所述第一传感器设置在工作场所的天花板或可移动的云台上。
进一步地，所述基准标记包括第一基准标记、第二基准标记和第三基准标记，所述第一基准标记位于所述移动单元的顶部，所述第二基准标记位于所述被运输物的顶部，所述第三基准标记位于所述被运输物的底部。
进一步地，所述基准标记为图案标记、机读码标记或文字标记。
进一步地，所述基准标记为二维码。
进一步地，所述第一传感器将拍摄到的包含所述基准标记的图像传送给所述管理单元，所述管理单元识别所述图像，并计算所述移动单元或所述被运输物在工作空间的位置和/或朝向。
本发明还提供了一种移动单元，包括第二传感器和第一基准标记，所述第二传感器被配置为拍摄包含被运输物上的第三基准标记的图像，并将所述图像或图像识别的结果传送给管理单元；所述第一基准标记位于所述移动单元的顶部。
进一步地，所述传感器为主动式传感器。
进一步地，所述传感器为摄像头或激光雷达。
进一步地，所述第一基准标记为图案标记、机读码标记或文字标记。
本发明将传感器固定地布置在工作场所，对AGV的位置进行主动识别，在AGV数量密集的场所，将有效地降低成本。因为在工作场所布置的单个传感器可以同时对多个AGV的位置进行监控，有效减少了传感器数量，同时，因为AGV本体不需要进行复杂的位置解算，也降低了对车载处理器的要求，更有利于将原先的非自动化车辆进行监控或改造成自动化车辆。另外，传感器数量仅与工作空间大小有关，与AGV数量无关。当AGV数量密集时，有较大的成本优势。对于AGV车载控制器的要求低。由于位置解算的计算复杂度通常较大，采用本发明的方式，位置解算并不在AGV本体进行，对AGV车载控制器的要求低，且易于对非智能化的移动单元进行改造，从而实现位置监控和自主运行。
具体实施方式
本发明提供一种移动单元、库存物品管理系统以及在工作场所辨识移动单元位置坐标的方法。
在应用背景下，典型的工作场所为物流工作场所，移动单元(移动机器人、AGV)在工作场所对货架或其他被运输物进行自动化运输。
被运输物可以是货架、托盘或其他承载货物的设备或机构。
AGV拥有行走单元以及和被运输物接驳的机构。移动单元(AGV)运行至起点，与被运输物接驳，而后与被运输物一起运行至终点，再与被运输物脱离，从而完成AGV对被运输物的运输过程。该移动单元可以是自主运行的(AGV)，也可能是半自动人工的。
接驳的方式包括AGV通过顶升的方式将被运输物顶离地面，或者通过挂接牵引的方式完成对接。
AGV在工作场所进行自主运动的前提是能够实时辨识自身的位置坐标，AGV通过自身位置坐标与目的地位置坐标，计算一条路线或轨迹，并控制AGV沿着轨迹运动到目的地。
为了辨识AGV的位置坐标，本发明在工作空间布置一个或多个主动式传感器。布置位置可以是天花板或其他容易传感到AGV信息的地方，传感器可以是一种视觉传感器(例如摄像机)或激光雷达。
一种典型的实施方式，是在天花板上，以网格的方式布置摄像头。摄像头可以是固定式的，也可以安装在云台上(从而覆盖更大的面积)。每个摄像头负责工作场所的一个特定区域的感知。
为了便于对AGV位置的识别，AGV本体上可以布置相关的标记。例如，当传感器是视觉传感器时，可以在AGV本体的固定位置放置一个二维码或其他易于识别的色标。
布置在工作空间的主动式传感器(例如摄像头)对在工作场所运行的AGV进行主动式传感(例如拍摄图像)，然后将传感信息传输给一个管理系统。
管理系统的与布置在工作场所的传感器通过网络或其他通信方式连接。传感器对AGV进行主动式传感后，将传感器数据发送给管理系统。管理系统通过一定的算法和步骤，解算AGV的精确位置坐标。
例如在一种典型的实现中，在天花板上布置的摄像头对AGV顶部布置的二维码进行拍摄，管理系统对二维码图像进行识别，获得二维码四个角点的图像坐标。图像坐标通过单应性变换，变换成为AGV在工作场所中的全局坐标，并同时计算AGV的朝向。
管理系统将解算获得的AGV的全局坐标和角度通过无线通信的方式发送给AGV本体，AGV本体根据该坐标进行路径规划与轨迹规划。
当AGV通过顶升的方式与被运输物进行对接时(例如AGV运行到货架底部，通过顶升与货架对接)由于AGV本体受到被运输物的遮挡，导致在工作空间布置的传感器无法直接传感到AGV的位置信息，这时就需要通过另一种方式对AGV进行定位，这种方式描述如下：
AGV本体上布置传感器，该传感器可以传感到被运输物相对于AGV的相对位置。在一种典型的实施方式中，AGV上布置一个上视的摄像头，当AGV在货架底部时(可以是顶升或不顶升状态)，通过该摄像头对货架底部布置的标记进行拍摄，从而获得AGV与该货架的相对位置关系。
在工作空间布置的传感器，对被运输物进行主动式传感，并通过管理系统解算被运输物在工作空间的位置坐标。例如，通过在天花板上布置的摄像头，识别货架顶部布置的二维码，从而获得货架在工作空间的绝对位置坐标。
通过被运输物在工作空间的绝对位置坐标，以及AGV相对于被运输物的相对位置坐标，可以解算出AGV在工作空间的绝对位置坐标。
因此，获得AGV在工作空间中的绝对位置坐标有两种方式：
(1)、当AGV可以直接被在工作空间布置的传感器传感到时，通过传感器直接识别解算AGV在工作空间的绝对位置坐标
(2)、当AGV因为遮挡的原因无法被在空间布置的传感器直接传感到时，通过间接解算的方式：通过在工作空间布置的传感器，解算一个中间物体的坐标。通过在AGV本体布置的传感器，解算AGV与该中间物体的相对坐标，然后通过这两个坐标，解算AGV在工作空间的绝对位置坐标。
本发明所述的一种典型的定位移动单元的实施例如下：
工作场所为一个自动化仓库，内部放置了很多货架，货架上放有各种货物。
场所中有一系列AGV，AGV能够潜入货架底部，通过顶升将货架顶离地面，然后和货架一起运行至目的地。
通过AGV对货架的自动化运输，完成自动化仓库的取货功能。
AGV上安装有一个上视的摄像头，货架底部安装有一个二维码，货架顶部安装有另外一个二维码。
自动化仓库的天花板上，布置有一系列的摄像头，每个摄像头布置在一个云台上。摄像头按照网格的方式布置，每个摄像头覆盖一定的空间范围。
天花板上布置的摄像头通过网络通信的方式连接到管理系统，管理系统通过无线通信的方式连接到AGV
当系统开始运行后，安装在天花板上的摄像头不断捕捉所覆盖区域中的图像，并将图像传递给管理系统。
管理系统对图像中存在的二维码进行识别。
如果该二维码对应的是AGV，那么可以直接通过单应性变换获得该AGV在工作空间的全局位置坐标。
如果该二维码对应的是货架，那么可以通过另外一个单应性变换获得该货架在工作空间的全局位置坐标。
因此，当AGV不处于货架底部时，AGV的位置坐标可以直接被布置在天花板上的摄像头识别到。而当AGV处于货架底部时，由于遮挡，在天花板上的摄像头无法直接获得AGV的位置坐标。此时，AGV通过上视摄像头识别AGV与其上方货架的相对位置关系，天花板上的摄像头通过货架顶部的二维码识别货架在工作空间的绝对位置坐标，通过以上两个坐标，可以计算获得AGV在工作空间的绝对位置坐标。
管理系统实时将对应AGV的绝对位置坐标发送给AGV，AGV通过该位置坐标进行路线规划与轨迹规划。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (20)

1.一种定位移动单元的方法，其特征在于，
管理单元通过传感器获取所述移动单元的位置，
所述传感器包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器分布在所述移动单元和被运输物的上方，每个所述第一传感器获取一个区域内所述移动单元和所述被运输物的位置；
当所述移动单元位于所述被运输物下方时，位于所述移动单元上的所述第二传感器获取所述移动单元与所述被运输物的相对位置，所述管理单元通过计算所述被运输物的位置和所述移动单元与所述被运输物的相对位置得到所述移动单元的位置；
所述移动单元和所述被运输物具有基准标记。
2.如权利要求1所述的定位移动单元的方法，其特征在于，所述传感器为主动式传感器。
3.如权利要求1所述的定位移动单元的方法，其特征在于，所述传感器为摄像头或激光雷达。
4.如权利要求1所述的定位移动单元的方法，其特征在于，所述第一传感器设置在工作场所的天花板或可移动的云台上。
5.如权利要求1所述的定位移动单元的方法，其特征在于，所述基准标记包括第一基准标记、第二基准标记和第三基准标记，所述第一基准标记位于所述移动单元的顶部，所述第二基准标记位于所述被运输物的顶部，所述第三基准标记位于所述被运输物的底部。
6.如权利要求1所述的定位移动单元的方法，其特征在于，所述基准标记为图案标记、机读码标记或文字标记。
7.如权利要求1所述的定位移动单元的方法，其特征在于，所述基准标记为二维码。
8.如权利要求1所述的定位移动单元的方法，其特征在于，所述第一传感器将拍摄到的包含所述基准标记的图像传送给所述管理单元，所述管理单元识别所述图像，并计算所述移动单元或所述被运输物在工作空间的位置和/或朝向。
9.一种库存物品管理系统，其特征在于，
包括传感器、移动单元、被运输物和管理单元，
所述传感器包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器被配置为分布在所述移动单元和被运输物的上方，每个所述第一传感器被配置为获取一个区域内所述移动单元和所述被运输物的位置；
当所述移动单元位于所述被运输物下方时，位于所述移动单元上的所述第二传感器被配置为获取所述移动单元与所述被运输物的相对位置，所述管理单元被配置为通过计算所述被运输物的位置和所述移动单元与所述被运输物的相对位置得到所述移动单元的位置；
所述移动单元和所述被运输物具有基准标记。
10.如权利要求9所述的库存物品管理系统，其特征在于，所述传感器为主动式传感器。
11.如权利要求9所述的库存物品管理系统，其特征在于，所述传感器为摄像头或激光雷达。
12.如权利要求9所述的库存物品管理系统，其特征在于，所述第一传感器设置在工作场所的天花板或可移动的云台上。
13.如权利要求9所述的库存物品管理系统，其特征在于，所述基准标记包括第一基准标记、第二基准标记和第三基准标记，所述第一基准标记位于所述移动单元的顶部，所述第二基准标记位于所述被运输物的顶部，所述第三基准标记位于所述被运输物的底部。
14.如权利要求9所述的库存物品管理系统，其特征在于，所述基准标记为图案标记、机读码标记或文字标记。
15.如权利要求9所述的库存物品管理系统，其特征在于，所述基准标记为二维码。
16.如权利要求9所述的库存物品管理系统，其特征在于，所述第一传感器将拍摄到的包含所述基准标记的图像传送给所述管理单元，所述管理单元识别所述图像，并计算所述移动单元或所述被运输物在工作空间的位置和/或朝向。
17.一种移动单元，其特征在于，包括第二传感器和第一基准标记，所述第二传感器被配置为拍摄包含被运输物上的第三基准标记的图像，并将所述图像或图像识别的结果传送给管理单元；所述第一基准标记位于所述移动单元的顶部。
18.如权利要求17所述的移动单元，其特征在于，所述传感器为主动式传感器。
19.如权利要求17所述的移动单元，其特征在于，所述传感器为摄像头或激光雷达。
20.如权利要求17所述的移动单元，其特征在于，所述第一基准标记为图案标记、机读码标记或文字标记。
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