CN110498243B - 一种混合箱体机器人智能拆码垛系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合箱体机器人智能拆码垛系统及控制方法，解决了多品类、多尺寸的混合箱体来料难以通过一套系统进行码垛和拆垛作业的问题。本发明包括码垛机器人本体、安装在码垛机器人本体底部的码垛机器人底座、安装在码垛机器人本体拾取端的端拾器、安装在码垛机器人本体两侧的垛位输送机、安装在码垛机器人本体后方的托盘输送机、安装在码垛机器人本体前方的辊筒输送机、放置在垛位输送机及托盘输送机上的托盘、用于给码垛机器人本体提供作业范围安全保护的围栏、放置在围栏外部的电气控制柜和安装固定于垛位输送机前端正上方的3D相机。本发明具有占地小、成本低等优点。

Description

一种混合箱体机器人智能拆码垛系统及控制方法

技术领域

本发明涉及仓储物流码垛和拆垛技术领域，具体涉及一种混合箱体机器人智能拆码垛系统。

背景技术

随着工业的发展，智能装备已大量应用在生产制造、仓储物流行业，为企业节省了大量的人力，提高生产效率，降低生产成本。

生产制造及仓储物流领域一项重要的环节是货物的码垛及拆垛，尤其是针对数量巨大的箱体类包装的货品。利用人力对货物的码垛及拆垛，不仅大大增加企业的人力成本，而且人工拆码垛效率低下，增加人员健康风险。

现有的仓储物流码垛和拆垛系统，可以很大程度的替代人力拆码垛货物的工作，已经得到了广泛的应用。但是对于多品类、多尺寸的混合箱体来料难以通过一套系统进行码垛和拆垛作业，往往通过多套不同功能系统来各自实现。

随着智能制造的柔性化发展，对于仓储物流适应产品多样性能力提出了更高的要求。因此设计一套占地小、投资低的混合箱体机器人智能拆码垛系统，对于生产制造和仓储物流显得极为重要。

发明内容

本发明目的在于提供一种占地小、成本低的混合箱体机器人智能拆码垛系统，解决多品类、多尺寸的混合箱体来料难以通过一套系统进行码垛和拆垛作业的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种混合箱体机器人智能拆码垛系统，包括：码垛机器人本体、安装在码垛机器人本体底部的码垛机器人底座、安装在码垛机器人本体拾取端的端拾器、安装在码垛机器人本体两侧的垛位输送机、安装在码垛机器人本体后方的托盘输送机、安装在码垛机器人本体前方的辊筒输送机、放置在垛位输送机及托盘输送机上的托盘、用于控制机器人、辅机设备及传感器正常运行的电气控制柜、用于给码垛机器人本体提供作业范围安全保护的围栏、放置在围栏外部的电气控制柜和安装固定于垛位输送机前端正上方的3D相机，优选码垛机器人底座与地面用地脚螺栓固连，端拾器安装于码垛机器人本体末端法兰上；优选所述3D相机通过固定架与地面连接；垛位输送机和托盘输送机的链板输送机结构可以为皮带、辊筒、链条等输送机结构。

进一步的，所述辊筒输送机由辊筒组成，分为两段驱动，两段速度可不相同，两段速度均可调，辊筒输送机速度0m/s-0.8m/s。辊筒输送机入口端部为箱体的进入端，出口端部为箱体的整形端，出口端部靠近码垛机器人本体。

进一步的，所述辊筒输送机入口端设有识别装置，用于识别箱体外形尺寸、货物类别信息；辊筒输送机出口端安装位移传感器、整形装置，中部间隔安装两级阻挡装置；所述整形装置、两级阻挡装置上分别设有光电传感器，且由气缸驱动；所述两级阻挡装置有两套，分别安装于辊筒输送机不同的两段驱动上。

识别装置安装于辊筒输送机入口端部上方，货物箱体进入辊筒输送机后，由识别装置读取箱体尺寸、货物品类信息，并将信息发送给控制系统；两级阻挡装置间隔布置，安装于辊筒输送机下部，用于箱体的积放等候，利用光电传感器对箱体来料进行判断，阻挡装置由气缸驱动，由控制系统给与动作指令；两套整形装置安装于辊筒输送机整形端的两侧，并排布置，用于箱体的规整排列，由气缸驱动，由控制系统给予动作指令；气缸连有位移传感器，在整形中测量箱体宽度数据，以防止箱体长或宽进入方向有误。

优选的，识别装置为RFID识别门

进一步的，所述端拾器包括真空吸盘、铝板、铝型材支架和激光测距传感器；所述铝板的下表面设置真空吸盘，侧面设置激光测距传感器，上表面连接铝型材支架。激光测距传感器用于码垛及拆垛时对端拾器下表面到箱体上表面高度的测量。

进一步的，真空吸盘横竖多列多行布置，当真空吸盘处于最大压缩量时，激光测距传感器与真空吸盘在竖直方向上留有间距。

进一步的，垛位输送机前后端设有第一阻板，前端两侧设有夹紧机构，夹紧机构包括连接于垛位输送机上位于托盘两侧的夹紧机构挡板、夹紧机构气缸和夹紧机构导杆，所述夹紧机构挡板通过夹紧机构导杆与夹紧机构气缸连接。

进一步的，托盘输送机前后端两侧有导向板，托盘叠放在托盘输送机上，前端设有第二阻板。

进一步的，所述垛位输送机数量不低于2台，且安装于码垛机器人本体侧方；托盘输送机数量不低于1台；3D相机数量为1台或多台。优选垛位输送机数量为2～4台；托盘输送机数量1台或2台。

进一步的，所述垛位输送机、托盘输送机以及辊筒输送机出口端穿过围栏的侧壁，围栏内提供码垛机器人本体作业范围的安全保护。

单个托盘放置于垛位输送机上，两侧由挡板夹紧，挡板由气缸推动，码垛完成后输送机将托盘及货物输送出围栏。同理，待拆垛的货物由围栏外送入。垛位输送机放置于码垛机器人本体两侧，输送机速度0m/s-0.5m/s。

多层叠加的空置托盘放置于托盘输送机上，两侧有导向挡板，用于码垛及拆垛时空置托盘的缓存放置。当垛位输送机上托盘完成码垛并输送出围栏后，码垛机器人本体端拾器将空置托盘拾取放到空置位的垛位输送机上，同理拆垛完成后，将空置托盘放到托盘输送机上。托盘输送机数量1～2台，放置于码垛机器人本体后方，输送机速度0m/s-0.5m/s。空置托盘叠加数量为1-7个。

一种混合箱体机器人智能拆码垛系统的控制方法，包括系统和电气控制柜；码垛机器人本体、3D相机、电气控制柜和识别装置之间采用MODBUS TCP/IP通讯，以电气控制柜为主站，读取识别装置和3D相机的数据，分析输入码垛箱体的种类、尺寸和拆垛托盘每层箱体的尺寸和三维坐标，控制输送机和码垛机器人执行相应的拆码垛动作；端拾器安装有激光测距传感器，结合3D相机数据，对箱体高度数据进行精确测量，为码垛机器人拆垛时的抓取高度提供数据。

进一步的，系统包括码垛和拆垛两种工作模式；

码垛模式包括以下步骤：

A1、输送单元的托盘输送机构把托盘运输至待码放区，箱体输送机构运输箱体经过整形机构整形，再通过识别装置，读出箱体的物料信息，同时位移传感器把测量出的箱体尺寸数据发送给控制单元，然后把箱体输送到机器人抓取点；

A2、控制单元根据箱体尺寸数据采用垛型规划算法获得最佳垛型和该垛型每个箱体的码放坐标点，并把规划好的垛型数据发送给机器人码垛单元；

A3、机器人码垛单元作为执行端，根据箱体尺寸数据和规划的垛型抓取箱体码放到托盘上；

A4、当托盘的箱体全部码放完成，输送单元把完成的托盘运输出去，并自动放入新的空托盘；

拆垛模式包括以下步骤：

B1、输送单元把待拆垛的托盘运输到指定位置；

B2、3D相机和激光测距传感器同时对托盘进行检测，把垛型信息、箱体尺寸、抓取点等数据发送给控制单元；

B3、机器人按照控制单元获取的数据执行拆垛动作；

B4、输送单元把拆分好的箱体输送出去。

进一步的，该算法包括以下步骤：

C1、通过识别装置和位移传感器得知箱体的长宽高，并根据托盘尺寸、码放高度、码放方向和码放间隙，以托盘左下角为原点O，建立O(X,Y)坐标系；

C2、将托盘分为L1和L2两个区域，码放方向A＝0时，L1区域箱体横向码放，并建立箱体二维数组；L2区域箱体纵向码放，并建立箱体二维数组，则有如下公式：

(L+i)m1+(W+i)m2＜L_MAX+i

(W+i)n1＜W_MAX+i

(L+i)n2＜W_MAX+i

通过以上公式可求得二维数组和对应的数量，即托盘每层码放的数量S1，并通过公式：

L2＝L_MAX-L1

求得L1和L2区域的长度；

在码放方向A＝1时，L1区域箱体横向码放，并建立箱体二维数组；L2区域箱体纵向码放，并建立箱体二维数组，则有如下公式：

(W+i)n1+(L+i)n2＜W_MAX+i

(L+i)m1＜L_MAX+i

(W+i)m2＜L_MAX+i

通过以上公式可求得二维数组和对应的数量，即托盘每层码放的数量S2，并通过公式：

L2＝W_MAX-L1

求得L1和L2区域的长度，

对比两种不同码放方向，选取托盘所能容纳数量S1或S2中最大值对应的和作为码垛方案；

C3、在码放方向A＝0，令L1区域坐标为的箱体左下角相对于O(X,Y)原点的X轴方向偏移量为DX1，Y轴方向偏移量为DY1，有如下公式：

DX1＝L1-m1(L+i)

DY1＝[W_MAX-n1(W+i)+i]/2

令L2区域坐标为的箱体左下角相对于O(X,Y)原点的X轴方向偏移量为DX2，Y轴方向偏移量为DY2，有如下公式：

DX2＝L1

DY2＝[W_MAX-n2(L+i)+i]/2

在码放方向A＝1时，令L1区域坐标为的箱体左下角相对于O(X,Y)原点的X轴方向偏移量为DX1’，Y轴方向偏移量为DY1’，有如下公式：

DX1'＝[L_MAX-m1(L+i)+i]/2

DY1'＝L1-n1(W+i)

令L2区域坐标为的箱体左下角相对于O(X,Y)原点的X轴方向偏移量为DX2’，Y轴方向偏移量为DY2’，有如下公式：

DX2'＝[L_MAX-m2(W+i)+i]/2

DY2'＝L1

通过以上步骤求得DX1,DY1,DX2,DY2或DX1’,DY1’,DX2’,DY2’，带入以下公式：

可得到L1区域的箱体中心在O(X,Y)坐标系中的坐标；

带入以下公式：

可得到L2区域的箱体中心在O(X,Y)坐标系中的坐标；

最后根据预设的垛盘高度和箱体高度，算出每层箱体的高度，从而规划出完整的垛型数据及每个箱体的码放坐标点。

本发明具有如下的优点和有益效果：

系统可针对多个不同规格不同种类箱体的码垛或拆垛作业；码垛机器人本体可在4s-7s 内完成一个箱体的码垛或拆垛；识别装置的应用，确保了多品类箱体的准确识别，降低码垛错误率；3D相机与激光测距传感器准确识别和测量每层待拆垛箱体的个数、尺寸和空间坐标等参数，为机器人抓取箱体提供指引；系统具有很高的智能化程度，各组成子系统具有很高的成熟度，码垛拆垛速度快，占地面积小，适应性强。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的总体结构示意图。

图2为本发明中辊筒输送机的结构示意图。

图3为本发明中垛位输送机的结构示意图。

图4为本发明中托盘输送机的结构示意图。

图5为本发明中端拾器的结构示意图。

图6为本发明的系统流程图。

图7为本发明中码垛模式的流程图。

图8为本发明中拆垛模式的流程图。

图9为本发明中一种托盘码放示意图。

图10为本发明中另一种托盘码放示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-码垛机器人，2-码垛机器人底座，3-端拾器，301-真空吸盘，302-铝板，303-铝型材支架，304-激光测距传感器，4-垛位输送机，402-夹紧机构挡板，403-夹紧机构导杆，404-夹紧机构气缸，405-第二阻板，5-托盘输送机，502-导向板，503-第一阻板，6-辊筒输送机，602- 位移传感器，603-整形装置，604-识别装置，605-两级阻挡装置，7-托盘，8-电气控制柜，9- 围栏，10-3D相机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

如图1所示，本发明所述的一种混合箱体机器人智能拆码垛系统，包括：码垛机器人本体1、安装在码垛机器人本体1底部的码垛机器人底座2、安装在码垛机器人本体1拾取端的端拾器3、安装在码垛机器人本体1两侧的垛位输送机4、安装在码垛机器人本体1后方的托盘输送机5、安装在码垛机器人本体1前方的辊筒输送机6、放置在垛位输送机4及托盘输送机5上的托盘7、用于控制机器人、辅机设备及传感器正常运行的电气控制柜8、用于给码垛机器人本体1提供作业范围安全保护的围栏9、放置在围栏9外部的电气控制柜8和安装固定于垛位输送机4前端正上方的3D相机10，优选码垛机器人底座2与地面用地脚螺栓固连，端拾器3安装于码垛机器人本体1末端法兰上；优选所述3D相机10通过固定架与地面连接。垛位输送机4和托盘输送机5的链板输送机结构可以为皮带、辊筒、链条等输送机结构。

如图2所示辊筒输送机6分为两段驱动，两段驱动速度可不相同，辊筒输送机6移动速度0m/s-0.8m/s。两级阻挡装置605分布安装于两段辊筒输送机6下方，作为箱体的缓存等待，阻挡装置由控制系统给指令，控制阻挡装置的上下移动，从而阻挡/放行箱体的在辊筒输送机 6上的移动。

如图2所示辊筒输送机6入口端的识别装置604用于读取箱体尺寸、货物品类信息，从而控制系统获取该箱体的外形尺寸、货物类别信息，用于指导码垛机器人本体1的动作，规划箱体的跺位。

如图2所示辊筒输送机6出口端的整形装置603用于机器人拾取箱体之前对箱体的规整，同时出口端的位移传感器602对箱体的尺寸进行测量，反馈的数据交由控制系统，与识别装置读取的尺寸数据进行比对，比对一致后由机器人端拾器3拾取箱体。

如图3所示垛位输送机4上的托盘7可前后移动，在输送机前端两侧的夹紧机构对托盘 7进行夹紧，垛位输送机前端的阻板405对托盘7进行定位，防止托盘7在输送机上的晃动，保证箱体在托盘7上放置的准确性。托盘7码垛完成后，由输送机前端移动至后端，到后端阻板405位置时停止移动。输送机移动速度为0m/s-0.5m/s。

如图4所示托盘输送机5上放置空置托盘7，1-7个托盘7叠放，可在输送机上前后移动，用于码垛时空置托盘7的供给以及拆垛时空置托盘7的回收，两侧的导向板502防止托盘7 的横向位移，前端的阻板405用于托盘7的定位与阻挡。输送机移动速度为0m/s-0.5m/s。

如图5所示端拾器3支架由铝型材搭建而成，真空吸盘301安装于铝板302上，多个真空吸盘301按照多行多列排列布置。激光测距传感器304布置在端拾器3侧面，为防止激光测距传感器304和箱体碰撞，位置低于真空吸盘301的最大压缩位置。激光测距传感器304用于码垛、拆垛时对箱体上表面距离信息的采集，与控制系统交联

如图1所示，3D相机10用于拆垛时垛形的图形采集，获取每层箱体的个数、尺寸和空间坐标等参数。与激光测距传感器304检测数据均交由控制系统。控制系统获取垛形图像及距离数据后将拆垛指令下达给码垛机器人本体1。

码垛流程：多种不同规格类型箱体混合依次从辊筒输送机6入口端进入，通过识别装置 604时采集箱体数据。前序箱体到达出口端部，整形装置603动作推动箱体规整，位移传感器602同时测得箱体尺寸数据。于此同时，前端辊筒输送机6减慢速度，阻挡装置向上移动阻挡后续箱体移动。码垛机器人本体1的端拾器3拾取前序箱体放入已规划位置的垛位输送机4的托盘7上。阻挡装置向下移动，后续箱体继续移动。以此往复，直至其中一个托盘7码放完毕，此时一个托盘上放置的应为同一种箱体，继而垛位输送机4移动将装有箱体的托盘7送出围栏9，由叉车移走，继而码垛机器人本体1的端拾器3拾取托盘输送机5上的一个空置托盘7放入该垛位输送机4前端位置，继续下一个托盘7码垛。托盘输送机5空置托盘7耗费完毕后，由叉车送入叠放的托盘7进入托盘输送机5。由此，混合箱体机器人智能拆码垛系统根据来料的不同规格类型箱体进行分类码垛。

拆垛流程：装有箱体货物的托盘7由托盘输送机5从围栏9外的出口端进入围栏9内， 3D视觉相机10获取每层箱体的个数、尺寸和空间坐标等参数。码垛机器人本体1的端拾器 3通过3D视觉相机10的指引参数到达待拆垛箱体上部，激光测距传感器304测量端拾器3与箱体的准确间距。端拾器3按垛形准确拾取箱体送到辊筒输送机6出口端部，此时辊筒输送机6反向移动，整形装置603、阻挡装置处于原位，箱体送出。直至垛位输送机4上的托盘7箱体拆垛完毕，由端拾器3拾取空置托盘7放入托盘输送机5前端，空置托盘7数量足够时，输送机将空置托盘7送出，由叉车送走。由此，混合箱体机器人智能拆码垛系统实现多种不同规格类型箱体的拆垛功能。

实施例2

如图6所示，本实施例与实施例1的区别在于一种混合箱体机器人智能拆码垛系统的控制方法，包括实施例1中所述的系统和电气控制柜8；码垛机器人本体1、3D相机10、电气控制柜8和识别装置604之间采用MODBUS TCP/IP通讯，以电气控制柜8为主站，读取识别装置和3D相机的数据，分析输入码垛箱体的种类、尺寸和拆垛托盘每层箱体的尺寸和三维坐标，控制输送机和码垛机器人执行相应的拆码垛动作。端拾器安装有激光测距传感器，结合3D相机数据，对箱体高度数据进行精确测量，为码垛机器人拆垛时的抓取高度提供数据。

系统包括码垛和拆垛两种工作模式；

如图7所示，码垛模式包括以下步骤：

A1、输送单元的托盘输送机构把托盘运输至待码放区，箱体输送机构运输箱体经过整形机构整形，再通过识别装置，读出箱体的物料信息，同时位移传感器把测量出的箱体尺寸数据发送给控制单元，然后把箱体输送到机器人抓取点；

A2、控制单元根据箱体尺寸数据采用垛型规划算法获得最佳垛型和该垛型每个箱体的码放坐标点，并把规划好的垛型数据发送给机器人码垛单元；

A3、机器人码垛单元作为执行端，根据箱体尺寸数据和规划的垛型抓取箱体码放到托盘上；

A4、当托盘的箱体全部码放完成，输送单元把完成的托盘运输出去，并自动放入新的空托盘。

如图8所示，拆垛模式包括以下步骤：

B1、输送单元把待拆垛的托盘运输到指定位置；

B2、3D相机和激光测距传感器同时对托盘进行检测，把垛型信息、箱体尺寸、抓取点等数据发送给控制单元；

B3、机器人按照控制单元获取的数据执行拆垛动作；

B4、输送单元把拆分好的箱体输送出去。

如图9至图10所示，该算法包括以下步骤：

C1、通过识别装置和位移传感器得知箱体的长L宽W高H，并根据托盘尺寸L_MAX*W_MAX、码放高度H_MAX、码放方向A和码放间隙i，以托盘左下角为原点O，建立O(X,Y)坐标系；

C2、如图9所示，将托盘分为L1和L2两个区域，码放方向A＝0时，L1区域箱体横向码放，并建立箱体二维数组m1，n1；L2区域箱体纵向码放，并建立箱体二维数组m2，n2，则有如下公式：

(L+i)m1+(W+i)m2＜L_MAX+i

(W+i)n1＜W_MAX+i

(L+i)n2＜W_MAX+i

通过以上公式可求得二维数组m1，n1和m2，n2对应的数量，即托盘每层码放的数量S1，并通过公式：

L2＝L_MAX-L1

求得L1和L2区域的长度。

同理，如图10所示，在码放方向A＝1时，L1区域箱体横向码放，并建立箱体二维数组 m1，n1；L2区域箱体纵向码放，并建立箱体二维数组m2，n2，则有如下公式：

(W+i)n1+(L+i)n2＜W_MAX+i

(L+i)m1＜L_MAX+i

(W+i)m2＜L_MAX+i

通过以上公式可求得二维数组m1，n1和m2，n2对应的数量，即托盘每层码放的数量S2，并通过公式：

L2＝W_MAX-L1

求得L1和L2区域的长度，

对比两种不同码放方向，选取托盘所能容纳数量S1或S2中最大值对应的m1，n1和m2， n2作为码垛方案；

C3、在码放方向A＝0，令L1区域坐标为1,1的箱体左下角相对于O(X,Y)原点托盘左下角的X轴方向偏移量为DX1，Y轴方向偏移量为DY1，有如下公式：

DX1＝L1-m1(L+i)

DY1＝[W_MAX-n1(W+i)+i]/2

令L2区域坐标为1,1的箱体左下角相对于O(X,Y)原点托盘左下角的X轴方向偏移量为 DX2，Y轴方向偏移量为DY2，有如下公式：

DX2＝L1

DY2＝[W_MAX-n2(L+i)+i]/2

在码放方向A＝1如图6所示时，令L1区域坐标为1,1的箱体左下角相对于O(X,Y)原点托盘左下角的X轴方向偏移量为DX1’，Y轴方向偏移量为DY1’，有如下公式：

DX1'＝[L_MAX-m1(L+i)+i]/2

DY1'＝L1-n1(W+i)

令L2区域坐标为1,1的箱体左下角相对于O(X,Y)原点托盘左下角的X轴方向偏移量为 DX2’，Y轴方向偏移量为DY2’，有如下公式：

DX2'＝[L_MAX-m2(W+i)+i]/2

DY2'＝L1

通过以上步骤求得DX1,DY1,DX2,DY2或DX1’,DY1’,DX2’,DY2’，带入以下公式：

可得到L1区域的箱体中心在O(X,Y)坐标系中的坐标X1,Y1。

带入以下公式：

可得到L2区域的箱体中心在O(X,Y)坐标系中的坐标X2,Y2。

最后根据预设的垛盘高度和箱体高度，算出每层箱体的高度，从而规划出完整的垛型数据及每个箱体的码放坐标点。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种混合箱体机器人智能拆码垛系统的控制方法，其特征在于，智能拆码垛系统包括：码垛机器人本体(1)、安装在码垛机器人本体(1)底部的码垛机器人底座(2)、安装在码垛机器人本体(1)拾取端的端拾器(3)、安装在码垛机器人本体(1)两侧的垛位输送机(4)、安装在码垛机器人本体(1)后方的托盘输送机(5)、安装在码垛机器人本体(1)前方的辊筒输送机(6)、放置在垛位输送机(4)及托盘输送机(5)上的托盘(7)、用于给码垛机器人本体(1)提供作业范围内安全保护的围栏(9)、放置在围栏(9)外部的电气控制柜(8)和安装固定于垛位输送机(4)前端正上方的3D相机(10)；

所述辊筒输送机(6)入口端设有识别装置(604)，用于识别码垛箱体外形尺寸和货物类别信息；所述辊筒输送机(6)出口端安装位移传感器(602)和整形装置(603)；

所述电气控制柜(8)为主站，读取识别装置(604)和3D相机(10)的数据，获得码垛箱体的种类、尺寸，采用垛型规划算法获得最佳垛型和该垛型每个码垛箱体的码放坐标点，从而控制所述垛位输送机(4)、托盘输送机(5)、辊筒输送机(6)与码垛机器人本体(1)执行相应的拆码垛动作；端拾器(3)安装有激光测距传感器，结合3D相机(10)的数据，对码垛箱体高度数据进行精确测量，为码垛机器人本体(1)拆垛时的抓取高度提供数据；

所述垛型规划算法包括以下步骤：

步骤一、通过识别装置(604)和位移传感器(602)得知码垛箱体的长(L)宽(W)高(H)，并根据托盘(7)的尺寸(L_MAX*W_MAX)、码放高度(H_MAX)、码放方向(A)和码放间隙(i)，以托盘(7)左下角为原点O，建立O(X,Y)坐标系；

步骤二、将托盘(7)分为L1和L2两个区域，码放方向A＝0时，L1区域码垛箱体纵向码放，并建立码垛箱体二维数组(m1，n1)；L2区域码垛箱体横向码放，并建立码垛箱体二维数组(m2，n2)，则有如下公式：

(L+i)m1+(W+i)m2＜L_MAX+i

(W+i)n1＜W_MAX+i

(L+i)n2＜W_MAX+i

通过以上公式可求得二维数组(m1，n1)和(m2，n2)对应的数量，即托盘(7)每层码放的数量S1，并通过公式：

L2＝L_MAX-L1

求得L1和L2区域的长度；

在码放方向A＝1时，L1区域码垛箱体纵向码放，并建立码垛箱体二维数组(m1，n1)；L2区域码垛箱体横向码放，并建立码垛箱体二维数组(m2，n2)，则有如下公式：

(W+i)n1+(L+i)n2＜W_MAX+i

(L+i)m1＜L_MAX+i

(W+i)m2＜L_MAX+i

通过以上公式可求得二维数组(m1，n1)和(m2，n2)对应的数量，即托盘(7)每层码放的数量S2，并通过公式：

L2＝W_MAX-L1

求得L1和L2区域的长度，

对比两种不同码放方向，选取托盘(7)所能容纳数量S1或S2中最大值对应的(m1，n1)和(m2，n2)作为码垛方案；

步骤三、在码放方向A＝0，令L1区域坐标为(1,1)的码垛箱体左下角相对于O(X,Y)原点的X轴方向偏移量为DX1，Y轴方向偏移量为DY1，有如下公式：

DX1＝L1-m1(L+i)

DY1＝[W_MAX-n1(W+i)+i]/2

令L2区域坐标为(1,1)的码垛箱体左下角相对于O(X,Y)原点的X轴方向偏移量为DX2，Y轴方向偏移量为DY2，有如下公式：

DX2＝L1

DY2＝[W_MAX-n2(L+i)+i]/2

在码放方向A＝1时，令L1区域坐标为(1,1)的码垛箱体左下角相对于O(X,Y)原点的X轴方向偏移量为DX1’，Y轴方向偏移量为DY1’，有如下公式：

DX1'＝[L_MAX-m1(L+i)+i]/2

DY1'＝L1-n1(W+i)

令L2区域坐标为(1,1)的码垛箱体左下角相对于O(X,Y)原点的X轴方向偏移量为DX2’，Y轴方向偏移量为DY2’，有如下公式：

DX2'＝[L_MAX-m2(W+i)+i]/2

DY2'＝L1

通过以上步骤求得DX1,DY1,DX2,DY2或DX1’,DY1’,DX2’,DY2’，带入以下公式：

可得到L1区域的码垛箱体中心在O(X,Y)坐标系中的坐标(X1,Y1)；

带入以下公式：

可得到L2区域的码垛箱体中心在O(X,Y)坐标系中的坐标(X2,Y2)；

最后根据预设的垛盘高度和码垛箱体高度，算出每层码垛箱体的高度，从而规划出完整的垛型数据及每个码垛箱体的码放坐标点。

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