CN109101038A - 无人机取物方法及可自动取物的无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人机取物方法及可自动取物的无人机，能够利用无人机实现自动获取不同高度的物品。无人机取物方法包括以下步骤：获取目标物品的位置信息和身份标识信息；根据目标物品的位置信息确定目的位置及制定飞行路径，并沿飞行路径飞行至目的位置；识别并采集目的位置处的物品表面上预设的身份标识信息，并与获取的目标物品的身份标识信息进行匹配，并将匹配结果为一致的物品确定为目标物品；控制无人机上设置的机械爪，抓取目标物品，并将目标物品投递至预定位置处。本发明实施例提供的无人机取物方法及可自动取物的无人机能够代替人工和行走机器人进行取物操作。

Description

无人机取物方法及可自动取物的无人机
技术领域
本发明属于无人机技术领域，尤其涉及一种无人机取物方法及可自动取物的无人机。
背景技术
现有技术中的导购机器人能带领顾客去往所需商品的位置，并帮助顾客运输商品。但是，当目标物品位于较高位置时，机械臂的行程可能达不到货品所在位置。
发明内容
本发明实施例提供一种无人机取物方法及可自动取物的无人机，能够利用无人机实现自动获取不同高度的物品。
第一方面，提供一种无人机取物方法，该方法包括以下步骤：获取目标物品的位置信息和身份标识信息；根据目标物品的位置信息确定目的位置及制定飞行路径，并沿飞行路径飞行至目的位置；识别并采集目的位置处的物品表面上预设的身份标识信息，并与获取的目标物品的身份标识信息进行匹配，并将匹配结果为一致的物品确定为目标物品；控制无人机上设置的机械爪，抓取目标物品，并将目标物品投递至预定位置处。
在第一种可能的实现方式中，获取目标物品的位置信息和身份标识信息，包括：从预存于无人机中的信息中获取目标物品的位置信息和身份标识信息，或者，从外界接收目标物品的位置信息和身份标识信息。
结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，预设的身份标识信息为图形信息。
结合上述可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，图形信息为条形码和/或二维码。
结合上述可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，位置信息包括目标物品在预定参考坐标系中的坐标。
第二方面，提供一种可自动取物的无人机，包括无人机主体、信息获取单元、识别采集单元以及控制单元。其中，无人机本体设置有机械爪；信息获取单元用于获取目标物品的位置信息和身份标识信息；识别采集单元用于识别并采集目的位置处的物品表面上预设的身份标识信息；控制单元，用于根据目标物品的位置信息确定目的位置及制定飞行路径，并沿飞行路径飞行至目的位置；将物品表面上预设的身份标识信息与获取的目标物品的身份标识信息进行匹配，并将匹配结果为一致的物品确定为目标物品；控制无人机上设置的机械爪，抓取目标物品，并将目标物品投递至预定位置处。
在第一种可能的实现方式中，信息获取单元用于：从预存于无人机中的信息中获取目标物品的位置信息和身份标识信息，或者，从外界接收目标物品的位置信息和身份标识信息。
结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，预设的身份标识信息为图形信息。
结合上述可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，图形信息为条形码和/或二维码。
结合上述可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，位置信息包括目标物品在预定参考坐标系中的坐标。
本发明实施例提供的无人机取物方法及可自动取物的无人机，可以通过无人机获取目标物品的方位，根据目标物品与自身的相对位置计算出到达目标物品处的路线，并可执行取物动作。因此，本发明实施例提供的无人机取物方法及可自动取物的无人机能够代替人工和行走机器人进行取物操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明一个实施例提供的无人机取物方法示意图；
图2为根据本发明一个实施例提供的无人机的结构示意图；
图3为根据本发明一个实施例提供的无人机及其应用场景示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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。
在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
在超市/商场中，多数物品摆放于货架上，每个物品在空间的位置是固定的。以例如墙角或收银台为坐标原点可设置空间直角坐标系，在该坐标系中每一个物品均有与之唯一对应的空间坐标。无人机获取目标物品的位置信息(空间坐标)和身份标识信息后，可以计算自身位置与该目标物品之间的方位关系，进而计算出能够到达该目标物品预定位置处的路径，(即目的位置，如目标物品的正前方20cm处或正上方20cm处等)，再沿路径飞抵该目的位置。无人机到达目的位置后进行目标物品确认，采集货架上的物品的图形/图像信息，并与其之前获取的目标物品的身份标识信息进行对比匹配，匹配结果一致的物品即目标物品。确定目标物品后可通过无人机抓取物品，并将目标物品投递至例如收银处的预定位置处。
以下通过实施例对本发明进行详细说明。
参考图1，图1为根据本发明一个实施例提供的无人机取物方法示意图。本实施例中无人机取物方法包括以下步骤。
S110、获取目标物品的位置信息和身份标识信息。
目标物品的位置信息包括其相对于地面的高度、与第一参照平面之间的距离以及与第二参照平面之间的距离。其中，地面、第一参照平面和第二参照平面两两垂直，即相当于一个空间直角坐标系的三个基准。目标物品在该坐标系中的位置坐标即其位置信息。第一参照平面和第二参照平面可以为室内的两个垂直相交的两个墙体。
目标物品的身份标识信息可以包括产品名称、生产厂家、规格、价格和生产日期等信息。该身份标识信息可以是从外界获取，或在无人机内预存多种物品的身份标识信息，直接从中调取目标物品的身份标识信息。具体地，可以在超市/商场内设置智能终端，顾客可以在智能终端选择的物品，智能终端向无人机发出所选物品的身份标识信息，无人机可以接收上述信息，从而获得目标物品的身份标识信息。或者，在无人机中预存多种物品的身份标识信息和位置信息，智能终端向无人机发出与顾客所选物品的身份标识信息对应的代码，直接从无人机中调取目标物品的身份标识信息和位置信息。
S120、根据目标物品的位置信息确定目的位置及制定飞行路径，并沿飞行路径飞行至目的位置。
无人机确定目标物品的位置后，可以通过与自身所处位置对比计算获得目标物品相对于无人机的方位，进而计算出到达目标物品附近(即目的位置)的最近/最合理路线。例如，将目标物品所在的空间定义为具有x、y和z三个两两正交坐标的空间，目标物品的坐标为(1000，5000，4000)，无人机所在的位置为坐标原点。无人机获得目标物品的位置信息后计算出最安全的路线，即，先飞行至(2000，0，0)处，然后平移至(2000，5000，4200)，再降落至(1000，5000，4200)，此时无人机位于目标物品前方200mm处。无人机在此目的位置处可悬停，从而进行下一步操作。
目的位置即无人机在目标物品附近的预定方位处。目标物品在货架上的位置不同时其取物方式可能会不同，如可能需要沿y轴正方形平移才能取出目标物品，或沿z轴负方向平移，或沿x轴正向平移(向上)。因此，可根据目标物品的具体情况设置与之对应的目的位置，以便于无人机进行下一步操作。
在可选实施例中，无人机还可以通过红外感应或人脸识别技术判断目标物品周围是否有人活动，可防止无人机撞人。具体地，无人机可以在(2000，5000，4200)处提前通过摄像头采集目的位置处的图像信息，并识别图像中是否有人。如果判断出目的位置处有人活动则等待人离去或通过声音/闪光进行警示。或者通过红外感应的方式判断目的位置处是否有人活动，或者同时判断人与目的位置处的距离，如果人位于安全距离之外则继续取物操作。
S130、识别并采集目的位置处的物品表面上预设的身份标识信息，并与获取的目标物品的身份标识信息进行匹配，并将匹配结果为一致的物品确定为目标物品。
无人机到达目的位置后即可通过摄像头对其前方物品进行图像采集操作，可以采集到每种物品自身固有的形状、图案、颜色信息以及物品上印刷或粘贴的条形码/二维码等身份标识信息。获得上述信息后，将上述信息与步骤S110中获取的身份标识信息进行匹配比对，确定其扫描的物品是否是目标物品，匹配结果一致则判断该物品为目标物品。
若匹配结果不一致则无人机对自身进行定位，测量自身与坐标参考之间的距离，从而判断自身是否位于目的位置处。如判断结果为否，则重新调整自身所处位置，直至到达目的位置，并再次识别并采集目的位置处的物品表面上预设的身份标识信息。
S140、控制无人机上设置的机械爪，抓取目标物品，并将目标物品投递至预定位置处。
无人机上设置有机械爪，可用于夹持物品。当无人机确定目标物品后，则控制无人机移动或控制机械爪活动使机械爪到达目标物品的位置，再进行夹持动作。机械爪的开度可以根据目标物品的大小进行设置。机械爪上也可以设置压力传感器，用于判断是否夹持住目标物品。
无人机抓取目标物品后可沿原路径返回，将物品投递至坐标零点。也可以根据要求将物品投递至指定位置。如，当顾客在某一终端处操作时，将目标物品投递至该终端对顾客是最方便的。此时无人机可以根据自身位置坐标和终端位置坐标计算出理想路线，并沿该路径飞抵终端将目标物品投递至顾客身边。
本发明实施例提供的无人机取物方法，能够替代人工或行走机器人取物，可大大方便人们购物。
参考图2和图3，图2为根据本发明一个实施例提供的无人机100的结构示意图，图3为根据本发明一个实施例提供的无人机100及其应用场景示意图。
无人机100包括无人机本体110、信息获取单元120、识别采集单元130和控制单元140。其中，无人机本体110为各种软、硬件的载体，用于安装上述各个单元和装置。无人机本体110设置有机械爪。信息获取单元120用于获取目标物品的位置信息和身份标识信息。识别采集单元130用于识别并采集目的位置处的物品表面上预设的身份标识信息。控制单元140用于根据目标物品的位置信息确定目的位置及制定飞行路径，并控制100沿飞行路径飞行至目的位置；控制单元140还用于将物品表面上预设的身份标识信息与获取的目标物品的身份标识信息进行匹配，并将匹配结果为一致的物品确定为目标物品；控制单元140还用于控制无人机100上设置的机械爪抓取目标物品、并将目标物品投递至预定位置处。
具体地，目标物品的位置信息包括其相对于地面的高度、与第一参照平面之间的距离以及与第二参照平面之间的距离。其中，地面、第一参照平面和第二参照平面两两垂直，即相当于一个空间直角坐标系的三个基准。目标物品在该坐标系中的位置坐标即其位置信息。第一参照平面和第二参照平面可以为室内的两个垂直相交的两个墙体。
目标物品的身份标识信息可以包括产品名称、生产厂家、规格、价格和生产日期等信息。该身份标识信息可以是从外界获取，或在无人机100内预存多种物品的身份标识信息，使用时直接从中调取目标物品的身份标识信息。具体地，可以在超市/商场内设置智能终端，顾客可以在智能终端选择的物品，智能终端向无人机100发出所选物品的身份标识信息或与该身份标识信息对应的代码，无人机100可以接收上述信息，从而获得目标物品的身份标识信息。
无人机100中的控制单元140可以根据目标物品的位置信息确定目的位置及制定飞行路径，并控制无人机100沿飞行路径飞行至目的位置。当然，该路径也可以在无人机100之外的其他设备上进行计算，当计算完毕后再将路径信息发送至无人机100。
无人机100确定目标物品的位置后，控制单元140可以通过将该位置与自身所处位置对比计算获得目标物品相对于与无人机100的方位，进而计算出到达目标物品附近的最近/最合理路线。例如，将目标物品所在的空间定义为具有x、y和z三个两两正交坐标的空间，目标物品的坐标为(1000，5000，4000)，无人机100所在的位置为坐标原点。无人机100获得目标物品的位置信息后，控制单元140计算出最安全的路线，即，无人机100先飞行至(2000，0，0)处，然后平移至(2000，5000，4200)，再降落至(1000，5000，4200)，此时无人机100位于目标物品前方200mm处。无人机100在此目的位置处可悬停，以便于其执行取物的下一步操作。
目的位置即无人机100在目标物品附近的预定方位处。目标物品在货架上的位置不同时其取物方式可能会不同，如可能需要沿y轴正方形平移才能取出目标物品，或沿z轴负方向平移，或沿x轴正向平移(向上)。因此，可根据目标物品的具体情况设置与之对应的目的位置，以便于无人机进行下一步操作。
在可选实施例中无人机100还可以通过红外感应或人脸识别技术判断目标物品周围是否有人活动，可防止无人机100撞人。具体地，无人机100可以在(2000，5000，4200)处提前通过摄像头采集目的位置处的图像信息，并通过控制单元140识别图像中是否有人。如果控制单元140判断出目的位置处有人活动，则等待人离去或通过声音/闪光进行警示。或者，无人机100通过红外感应的方式判断目的位置处是否有人活动，或者同时判断人与目的位置处的距离，如果人位于安全距离之外则继续取物操作。
识别采集单元130用于识别并采集目的位置处的物品表面上预设的身份标识信息并发送至控制单元140，控制单元140将其与获取的目标物品的身份标识信息进行匹配，并将匹配结果为一致的物品确定为目标物品。具体地，无人机100到达目的位置后即可通过摄像头对其前方物品进行图像采集操作，可以采集到每种物品自身固有的形状、图案、颜色信息以及物品上印刷或粘贴的条形码/二维码等身份标识信息。获得上述信息后，将上述信息与前述获取的身份标识信息进行匹配比对，确定其扫描的物品是否是目标物品，匹配结果一致则判断该物品为目标物品。
若控制单元140判断匹配结果不一致，则控制无人机100对自身的位置进行确定操作，即测量自身与坐标参考之间的距离，从而判断自身是否位于目的位置处。如控制单元140的判断结果为否，则控制无人机100重新调整自身所处位置，直至到达目的位置，并再次识别并采集目的位置处的物品表面上预设的身份标识信息。
控制单元140还用于控制无人机100上设置的机械爪抓取目标物品、并将目标物品投递至预定位置处。
无人机100上设置有机械爪，可用于夹持物品。当无人机100中的控制单元140确定目标物品后，则控制无人机100移动或控制机械爪活动使机械爪到达目标物品的位置，再进行夹持动作。机械爪的开度可以根据目标物品的大小进行设置。机械爪上也可以设置压力传感器，用于判断是否夹持住目标物品。
无人机100抓取目标物品后可沿原路径返回，将物品投递至坐标零点。也可以根据要求由控制单元140控制将物品投递至指定位置。如，当顾客在某一终端处操作时，控制单元140控制无人机100将目标物品投递至该终端，以便于顾客取货。具体地，无人机100的控制单元140可以根据自身位置坐标和终端位置坐标计算出理想路线，并控制无人机100沿该路径飞抵终端，将目标物品投递至顾客身边。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种无人机取物方法，其特征在于，包括：
获取目标物品的位置信息和身份标识信息；
根据所述目标物品的位置信息确定目的位置及制定飞行路径，并沿所述飞行路径飞行至所述目的位置；
识别并采集所述目的位置处的物品表面上预设的身份标识信息，并与获取的所述目标物品的身份标识信息进行匹配，并将匹配结果为一致的所述物品确定为所述目标物品；
控制所述无人机上设置的机械爪，抓取所述目标物品，并将所述目标物品投递至预定位置处。
2.根据权利要求1所述的无人机取物方法，其特征在于，所述获取目标物品的位置信息和身份标识信息，包括：
从预存于所述无人机中的信息中获取目标物品的位置信息和身份标识信息，
或者，
从外界接收所述目标物品的位置信息和身份标识信息。
3.根据权利要求1所述的无人机取物方法，其特征在于，所述预设的身份标识信息为图形信息。
4.根据权利要求3所述的无人机取物方法，其特征在于，所述图形信息为条形码和/或二维码。
5.根据权利要求1所述的无人机取物方法，其特征在于，所述位置信息包括所述目标物品在预定参考坐标系中的坐标。
6.一种可自动取物的无人机，其特征在于，包括：
无人机本体，设置有机械爪；
信息获取单元，用于获取目标物品的位置信息和身份标识信息；
识别采集单元，用于识别并采集所述目的位置处的物品表面上预设的身份标识信息；以及，
控制单元，用于
根据所述目标物品的位置信息确定目的位置及制定飞行路径，并沿所述飞行路径飞行至所述目的位置；
将所述物品表面上预设的身份标识信息与获取的所述目标物品的身份标识信息进行匹配，并将匹配结果为一致的所述物品确定为所述目标物品；
控制所述无人机上设置的机械爪，抓取所述目标物品，并将所述目标物品投递至预定位置处。
7.根据权利要求6所述的可自动取物的无人机，其特征在于，所述信息获取单元用于：
从预存于所述无人机中的信息中获取目标物品的位置信息和身份标识信息，
或者，
从外界接收所述目标物品的位置信息和身份标识信息。
8.根据权利要求6所述的可自动取物的无人机，其特征在于，所述预设的身份标识信息为图形信息。
9.根据权利要求8所述的可自动取物的无人机，其特征在于，所述图形信息为条形码和/或二维码。
10.根据权利要求6所述的可自动取物的无人机，其特征在于，所述位置信息包括所述目标物品在预定参考坐标系中的坐标。
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