CN110442122B - 一种仓储机器人定位系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种仓储机器人定位系统和方法，包括：步骤1、判断传感器组中的第一传感器是否接收到机器人反馈的第一信号以及第二传感器是否接收到机器人反馈的第二信号；步骤2、若第一信号和第二信号均被接收到，则机器人按照设定路线继续行驶预定距离，重复步骤1，若第一信号和第二信号中至少一个不能被接收到，转入步骤3；步骤3、机器人按照设定路线继续行驶预定距离，并判断第一信号和第二信号是否均被接收到，若均被接收到，重复步骤1，若第一信号和第二信号中至少一个不能被接收到，则控制机器人返回传感器组的位置，本申请提高机器人定位的准确性，从而提高控制精度；另一方面，避免事故的发生，且提高运输的效率。
Description
技术领域
本发明涉及仓储机器人定位领域，尤其涉及一种仓储机器人定位系统和方法。
背景技术
在物流行业中，传统的仓管一般只能做到物品的入库、存储、出库、查询、盘点和维护等等，且在这些过程中都是人工进行操作，但对于如何准确的告知操作人员某个物品存放在具体哪个位置甚至哪个货架，完全靠人工去定位寻找物品，不但效率低下，而且出错率很高，再加上人员的流动，物品查找定位工作也变得更加不易。仓库管理的复杂性和多样性，使得目前依靠人工、纸张盘点记录的仓储管理模式已经不能胜任如此庞大的工作量。
而自动化的穿梭小车虽然在技术上还算先进，但是它存在着很多局限性及不足之处。譬如它的功能还不够完善，定位不够精准，一旦传感器不灵敏或发生故障而导致就会导致不能精确定位或者无法定位情况的发生。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的一个目的是提供解决以上问题中的一种仓储机器人定位系统和方法。
所述仓储机器人定位方法包括：
步骤1、在所述机器人的当前位置，判断传感器组中的第一传感器是否接收到所述机器人反馈的第一信号以及第二传感器是否接收到所述机器人反馈的第二信号；
步骤2、若所述第一信号和所述第二信号均被接收到，则所述机器人按照设定路线继续行驶预定距离，重复步骤1，若所述第一信号和所述第二信号中至少一个不能被接收到，转入步骤3；
步骤3、所述机器人按照所述设定路线继续行驶所述预定距离，并判断所述第一信号和所述第二信号是否均被接收到，若均被接收到，重复步骤1，若所述第一信号和所述第二信号中至少一个不能被接收到，则控制所述机器、
其中，所述预定距离根据所述机器人的行驶阀值和所述传感器组的检测阀值确定。
其中，所述预定距离为所述机器人的行驶阀值的1/10-1/2。
其中，以所述传感器组的所在位置为原点，所述设定路线的所述机器人行驶方向为正方向，所述机器人行驶方向的相反方向为负方向建立坐标系，当所述机器人位于所述正方向或原点时，所述行驶阀值＝|检测阀值-所述机器人与所述传感器组的距离|，当所述机器人位于所述负方向时，所述行驶阀值＝|所述检测阀值+所述机器人与所述传感器组的距离|。
其中，当所述机器人回到所述传感器组位置，第三传感器代替所述第一传感器或所述第二传感器继续工作，所述机器人按设定路线继续行驶。
其中，当所述机器人回到所述传感器组位置，第三传感器和第四传感器代替所述第一传感器和所述第二传感器继续工作，所述机器人按照设定路线继续行驶。
其中，控制模块通过以太网控制所述机器人行驶路线。
一种仓储机器人定位系统，所述仓储机器人定位系统包括传感器组、监测模块和控制模块；
所述传感器组包括第一传感器和第二传感器，所述传感器组用于通过所述第一传感器接收所述机器人反馈的第一信号以及通过第二传感器接收所述机器人反馈的第二信号；
所述监测模块：用于判断传感器组中的第一传感器是否接收到所述机器人反馈的第一信号以及第二传感器是否接收到所述机器人反馈的第二信号；
所述控制模块：用于若所述第一信号和所述第二信号均被接收到时候，控制所述机器人按照设定路线继续行驶预定距离；以及用于若所述第一信号和所述第二信号中至少一个不能被接收到，控制所述机器人按照设定路线行驶预定距离后，若继续判断的结果仍为所述第一信号和所述第二信号中至少一个不能被接收到，控制所述机器人返回所述传感器组的位置。
其中，所述预定距离为所述机器人的行驶阀值的1/10-1/2。
其中，所述仓储机器人定位系统还包括坐标系模块，所述坐标系模块用于建立所述机器人行驶路径坐标系，当所述机器人位于正方向或原点时，所述行驶阀值＝|检测阀值-所述机器人与所述传感器组的距离|，当所述机器人位于负方向时，所述行驶阀值＝|所述检测阀值+所述机器人与所述传感器组的距离|。
其中，所述传感器组还包括第三传感器，所述第三传感器用于替代不能接收机器人反馈信号的所述第一传感器或所述第二传感器。
其中，所述传感器组还包括第三传感器和第四传感器，用于替代不能接收机器人反馈信号的所述第一传感器和所述第二传感器。
其中，所述仓储机器人定位系统还包括以太网模块，所述控制模块通过以太网模块控制所述机器人行驶路线。
本发明提供了一种仓储机器人定位系统和方法，在仓储系统中布置多组传感器组，且多组传感器组中任一组传感器组均包括布置在同一位置的两个传感器，通过双传感器同时接受反馈信号来确定机器人的位置，这样的设计一方面，可以进一步的提高机器人定位的准确性，从而提高控制精度；另一方面，传感器的冗余设计，可以避免由于传感器不灵敏或故障而导致仓储机器人无法定位情况的发生，避免事故的发生，且提高运输的效率。
参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本发明的其他特性特征和优点将变得清晰。
附图说明
并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。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，可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示例性地示出了本发明仓储机器人定位系统和方法的流程图。
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做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。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任意组合。
在现在的自动化仓储系统中，机器人(穿梭小车)的精确定位是自动化仓储系统稳定运行的保证，一旦仓储系统的机器人定位出现问题，不仅影响仓储系统中对货物的调控，降低仓储系统工作的效率，严重时，还可能引起不可控的事故，本申请定义了一种仓储机器人定位系统和方法，仓储机器人定位方法包括如下步骤：
步骤1、在机器人的当前位置，判断传感器组中的第一传感器是否接收到机器人反馈的第一信号以及第二传感器是否接收到机器人反馈的第二信号；
步骤2、若第一信号和第二信号均被接收到，则机器人可以按照设定路线继续行驶预定距离，重复步骤1，若第一信号和第二信号中至少一个不能被接收到，转入步骤3；
步骤3、机器人可以按照设定路线继续行驶预定距离，并判断第一信号和第二信号是否均被接收到，若均被接收到，重复步骤1，若第一信号和第二信号中至少一个不能被接收到，则控制机器人可以返回传感器组的位置，通过控制机器人返回传感器组的位置，可以使得仓储系统尽量模仿第一传感器和第二传感器均未发生故障的时刻，保证停止精度。
一般来说，判断第一信号和第二信号中是否被机器人接收到的时间间隔是根据机器人的行驶阀值和传感器组的检测阀值确定。例如机器人行驶的预定距离为机器人的行驶阀值的1/10-1/2。
为了辅助确定机器人的位置，确定行驶阀值与检测阀值之间的关系，可以以传感器组的所在位置为原点，设定路线的机器人行驶方向为正方向，机器人行驶方向的相反方向为负方向建立坐标系，当机器人位于正方向或原点时，行驶阀值＝|检测阀值-机器人与传感器组的距离|，当机器人位于负方向时，行驶阀值＝|检测阀值+机器人与传感器组的距离|。
为了保证整个仓储系统能够连贯的运行下去，提高工作效率，当机器人回到传感器组位置时候，第三传感器代替第一传感器或第二传感器继续工作，同时机器人可以按设定路线继续行驶。
如果第一传感器和第二传感器都发生故障，当机器人回到传感器组位置时候，第三传感器和第四传感器代替第一传感器和第二传感器继续工作，机器人可以按照设定路线继续行驶。
且为了尽量减少电缆对仓储系统的影响，仓储系统的控制模块通过以太网控制机器人行驶路线。
同时，本申请还定义了一种仓储机器人定位系统，仓储机器人定位系统包括传感器组、监测模块和控制模块；
传感器组包括第一传感器和第二传感器，传感器组可以用于通过第一传感器接收机器人反馈的第一信号以及通过第二传感器接收机器人反馈的第二信号；
监测模块：可以用于判断传感器组中的第一传感器是否接收到机器人反馈的第一信号以及第二传感器是否接收到机器人反馈的第二信号；
控制模块：可以用于若第一信号和第二信号均被接收到时候，控制机器人按照设定路线继续行驶预定距离，以及用于若第一信号和第二信号中至少一个不能被接收到，控制机器人按照设定路线行驶预定距离后，若继续判断的结果仍为所述第一信号和所述第二信号中至少一个不能被接收到，控制机器人返回传感器组的位置。
仓储机器人定位系统通过路程的预定距离来对机器人进行定位，一般来说，预定距离可以为机器人的行驶阀值的1/10-1/2。
为了方便仓储机器人定位系统的定位工作，仓储机器人定位系统还包括坐标系模块，坐标系模块用于建立机器人行驶路径的负方向-原点-正方向坐标系，当机器人位于正方向或原点时，行驶阀值＝|检测阀值-机器人与传感器组的距离|，当机器人位于负方向时，行驶阀值＝|检测阀值+机器人与传感器组的距离|。
为了提高仓储机器人定位系统的工作效率，保证仓储系统连贯的运行，传感器组还包括第三传感器，第三传感器用于替代不能接收机器人反馈信号的第一传感器或第二传感器。
同时，传感器组还包括第三传感器和第四传感器，第三传感器和第四传感器用于替代不能接收机器人反馈信号的第一传感器和第二传感器。
且为了尽量减少电缆对仓储系统的影响，简化仓储系统的线路，降低安全隐患，仓储机器人定位系统还包括以太网模块，控制模块通过以太网模块控制机器人行驶路线。
实施例1
传感器组的第一传感器接收到机器人反馈的第一信号以及第二传感器是接收到机器人反馈的第二信号，机器人按照设定路线行驶预定距离。
实施例2
当机器人位于正方向或原点时，第一信号和第二信号中至少一个不能被接收到，控制机器人按照设定路线行驶预定距离后，若继续判断的结果仍为所述第一信号和所述第二信号中至少一个不能被接收到，控制机器人返回传感器组的位置，其中机器人行驶的预定距离为机器人的行驶阀值的1/4-1/2，其中，行驶阀值＝|检测阀值-机器人与传感器组的距离|。
实施例3
当机器人位于原点时，第一信号和第二信号中至少一个不能被接收到，控制机器人按照设定路线行驶预定距离后，若继续判断的结果仍为所述第一信号和所述第二信号中至少一个不能被接收到，控制机器人返回传感器组的位置，其中机器人行驶的预定距离为机器人的行驶阀值的1/5，其中，行驶阀值＝|检测阀值-机器人与传感器组的距离|。
实施例4
当机器人位于负方向时，第一信号和第二信号中至少一个不能被接收到，控制机器人按照设定路线行驶预定距离后，若继续判断的结果仍为所述第一信号和所述第二信号中至少一个不能被接收到，控制机器人返回传感器组的位置，其中机器人行驶的预定距离为机器人的行驶阀值的1/10-3/20，其中，行驶阀值＝|检测阀值-机器人与传感器组的距离|。
通过使用多传感器的冗余系统，可以大幅提高仓储机器人定位系统的可靠性，例如以单传感器的仓储机器人定位系统为例，选择的传感器为接近开关，一般的接近开关的使用寿命为10万次，该开关每天动作50次，那么在一年的时间内，其失效率入为29.2％。电子器件的寿命接近自然指数分布，其可靠度函数可表示为R＝e-λtR，其平均故障间隔时间
因此，可以得到若不采用冗余系统，平均故障间隔时间为3.4年。
采用双传感器用双传感器的冗余系统，
R冗＝1-(1-R1)(1-R2)＝R1+R2-R1R2，则仓储机器人定位系统的平均故障间隔时间
仓储机器人定位系统的平均故障间隔时间提高50％，达到5.1年，因此两个接近开关的冗余系统，比起单个传感器，可靠性大幅提高，平均间隔时间提高到1.5倍。
本发明提供了一种仓储机器人定位系统和方法，在仓储系统中布置多组传感器组，且多组传感器组中任一组传感器组均包括布置在同一位置的两个传感器，通过双传感器同时接受反馈信号来确定机器人的位置，这样的设计一方面，可以进一步的提高机器人定位的准确性，从而提高控制精度；另一方面，传感器的冗余设计，可以避免由于传感器不灵敏或故障而导致仓储机器人无法定位情况的发生，避免事故的发生，且提高运输的效率。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种仓储机器人定位方法，其特征在于，所述仓储机器人定位方法包括：
步骤1、在所述机器人的当前位置，判断传感器组中的第一传感器是否接收到所述机器人反馈的第一信号以及第二传感器是否接收到所述机器人反馈的第二信号；
步骤2、若所述第一信号和所述第二信号均被接收到，则所述机器人按照设定路线继续行驶预定距离，重复步骤1，若所述第一信号和所述第二信号中至少一个不能被接收到，转入步骤3；
步骤3、所述机器人按照所述设定路线继续行驶所述预定距离，并判断所述第一信号和所述第二信号是否均被接收到，若均被接收到，重复步骤1，若所述第一信号和所述第二信号中至少一个不能被接收到，则控制所述机器人返回所述传感器组的位置；
步骤2中所述预定距离根据所述机器人的行驶阀值和所述传感器组的检测阀值确定；
当所述机器人回到所述传感器组位置，第三传感器代替所述第一传感器或所述第二传感器继续工作，所述机器人按设定路线继续行驶；
当所述机器人回到所述传感器组位置，第三传感器和第四传感器代替所述第一传感器和所述第二传感器继续工作，所述机器人按照设定路线继续行驶；以所述传感器组的所在位置为原点，所述设定路线的所述机器人行驶方向为正方向，所述机器人行驶方向的相反方向为负方向建立坐标系，当所述机器人位于所述正方向或原点时，所述行驶阀值＝|检测阀值-所述机器人与所述传感器组的距离|，当所述机器人位于所述负方向时，所述行驶阀值＝|所述检测阀值+所述机器人与所述传感器组的距离|；
所述机器人位于正方向或原点时，所述第一信号和所述第二信号中至少一个不能被接收到，控制所述机器人按照所述设定路线行驶预定距离后，若继续判断的结果仍为所述第一信号和所述第二信号中至少一个不能被接收到，控制所述机器人返回传感器组的位置，其中所述机器人行驶的预定距离为所述机器人的所述行驶阀值的1/4-1/2。
2.根据权利要求1所述仓储机器人定位方法，其特征在于，控制模块通过以太网控制所述机器人行驶路线。
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