CN111056195B - 一种用于无人设备用的自动上下货柜的对接控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于无人设备用的自动上下货柜的对接控制方法，无人设备运载货柜在进入对准作业时，利用货柜的目标位置参数及无人设备自身位置和姿态参数，采用两级对准法，即先进行粗对准，然后进行精对准，直至完成无人设备与货柜之间的对接。本发明具有原理简单、适用范围广、可实现精确对接等优点。

Description

一种用于无人设备用的自动上下货柜的对接控制方法
技术领域
本发明主要涉及到物流、快递及仓储领域，特指一种适用于无人设备用的自动上下货柜的对接控制方法。
背景技术
随着物流和快递的迅猛发展，给人类生活的方式带来的新的变化。随着人类对物流和快递的依赖越来越严重，对物流和快递行业的效率和成本提出了更多的要求。在当前，物流成本占国民生产总值的比例高于发达国家的水平。如果需要降低物流的配送的成本，那么就需要减少整个物流环节中人和车的数量，车的数量暂时没有合适的方式减少，那么可以考虑的就是减少人的数量。最理想的状态是，整个物流过程均有机器、尤其是无人化的智能设备来取代。
在物流和快递行业，为了提高配送的效率，通常会设置多个层级的仓库，物流包裹在各个仓库之间进行转运，直到用户的手中。转运车辆与仓库之间的交互均由人来手工完成，运用人力将物流包裹一件件地从仓库搬到转运车辆上，或者从转运车辆上卸到仓库里。
众多人力参与到转运车辆与仓库之间的交互过程中，导致物流成本的居高不下，尤其是人工环节存在较大的错误率和一定的损坏率，也不能够保证货品在整个物流环节的“可控”、“可观”，实现真正意义上全流程化的实时管理和监控。为了提升物流效率，降低成本，很多物流公司已经开始尝试在仓库里采用机械臂进行自动分拣，减少人力，同时降低物流成本。
另外，有一些物流公司尝试利用配送机器人实现转运和终端配送，此举可以减少终端物流配送的人员数量；也有物流公司尝试仓库之间的转运采用无人驾驶车辆进行运输，从而减少转运过程中对司机的需求。综上，为了减少物流过程中人的数量，降低物流成本，现有技术已经在物流的很多流程和环节进行了无人化改造，但是无人车搭载的货物在仓库上下的过程依然由人力完成。
但是，在整个物流环节当中，对于设备之间、尤其是无人智能化设备之间的对接、货物的转运等方面都没有较佳的解决方式，未能实现真正的全流程无人化管理。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、适用范围广、可实现精确对接的用于无人设备用的自动上下货柜的对接控制方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于无人设备用的自动上下货柜的对接控制方法，无人设备运载货柜在进入对准作业时，利用货柜的目标位置参数及无人设备自身位置和姿态参数，采用两级对准法，即先进行粗对准，然后进行精对准，直至完成无人设备与货柜之间的对接。
作为本发明的进一步改进：流程为：
步骤S1：设置粗对准和精对准的可容忍误差参数；
步骤S2：获取对准所需的货柜目标位置参数，即货柜需要运动到的目标位置；进一步，获取对准所需的货柜目标姿态参数，即货柜运动到目标位置处的姿态；
步骤S3：从无人设备中获取无人设备自身位置和姿态参数；
步骤S4：采用粗对准方式进行粗对准；
步骤S5：粗对准后，若货柜的位置、姿态参数与目标的位置、姿态参数的误差在粗对准可容忍误差内，则转下一步；否则，转步骤S3或者对无人设备进行自身位置和姿态的调整；
步骤S6：采用精对准方式进行精对准，即实时检测货柜的位置和姿态参数，然后利用精对准模式中的执行机构进行精对准；
步骤S7：精对准完成后，如果误差在精对准可容忍误差范围内，则对准结束；否则，转步骤S6，直至完成精对准。
作为本发明的进一步改进：所述位置参数包括三个位置参数（X、Y、Z），即平面坐标系内的三个位置参数。
作为本发明的进一步改进：所述姿态参数包括三个姿态参数（α、β、γ），即平面坐标系内的三个位置参数。
作为本发明的进一步改进：所述无人设备为自行走的无人设备。
作为本发明的进一步改进：所述无人设备的对接对象为另一台无人设备或一个固定的转运平台。
作为本发明的进一步改进：在所述步骤S3中是通过无人设备自身的传感检测设备来获取无人设备自身位置和姿态参数。
作为本发明的进一步改进：在所述步骤S3中是外部辅助的传感检测设备来获取无人设备自身位置和姿态参数。
在所述步骤S3中是外部辅助的传感检测设备来获取车辆自身位置和姿态参数。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的用于无人设备用的自动上下货柜的对接控制方法，原理简单、适用范围广，采用两级对准的方式，能够大大提高无人设备的容错率，提高对准的精度，从而保证对接过程中以及货柜转接过程中的稳定性和可靠性，最终能够实现整个物流环节当中真正的全流程无人化管理。
附图说明
图1是本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明的一种用于无人设备用的自动上下货柜的对接控制方法，适用于各类智能化的物流设备，尤其是对于自主行走类的无人物流设备。以下以无人物流车为例，采用本发明的控制方法后，在进入对准作业时，其步骤为：
步骤S1：设置粗对准和精对准的可容忍误差参数；
步骤S2：获取对准所需的货柜目标位置参数，即货柜需要运动到的目标位置；进一步，还可以获取对准所需的货柜目标姿态参数，即货柜运动到目标位置处的姿态；
步骤S3：从车辆无人驾驶系统中获取车辆自身位置和姿态参数；
步骤S4：采用粗对准方式进行粗对准；
步骤S5：粗对准后，若货柜的位置、姿态参数与目标的位置、姿态参数的误差在粗对准可容忍误差内，则转下一步；否则，转步骤S3或者对车辆进行自身位置和姿态的调整；
步骤S6：采用精对准方式进行精对准，即实时检测货柜的位置和姿态参数，然后利用精对准模式中的执行机构进行精对准；
步骤S7：精对准完成后，如果误差在精对准可容忍误差范围内，则对准结束；否则，转步骤S6，直至完成精对准。
在上述过程中，位置参数包括三个位置参数（X、Y、Z），即平面坐标系内的三个位置参数。
在上述过程中，姿态参数包括三个姿态参数（α、β、γ），即平面坐标系内的三个位置参数。
在具体应用实例中，实际上根据实际的需求不同、具体的应用不同，可以理解：粗对准方式和精对准方式是一个相对的概念。粗对准方式的任务是使得货柜被运送至目标位置附近，附近的范围通过粗对准可容忍误差来约束；而精对准方式的任务是在粗对准的基础上，精确地调整货柜的位姿参数，使得货柜的位姿与目标位姿参数在精对准可容忍误差范围内。
在具体应用实例中，实际上根据实际的需求不同、具体的应用不同，可以理解：货柜目标的位置和姿态参数指的是货柜与待对接的平台完全对接时，货柜的位置和姿态参数。若待对接对象（如另一台无人设备或一个转运平台）是一个固定的对象，那么可以通过固定对象的位置和姿态参数推导得到货柜的位姿参数。
在具体应用实例中，实际上根据实际的需求不同、具体的应用不同，粗对准方式下，完成粗对准作业的执行机构（粗对准系统）的测量方式多种多样，优选的低成本方案就是利用车辆的自主驾驶系统内的定位系统和姿态测量系统直接测量，可以理解，还可以包括激光雷达测量、单目测量等等多种测量手段。
如果粗对准系统为车辆本身的自动驾驶系统，那么可以通过合理地设置粗对准可容忍误差参数，降低粗对准的难度。比如，通过将姿态可容忍误差设置较大，保证车辆自动驾驶到指定的位置即可。
在具体应用实例中，实际上根据实际的需求不同、具体的应用不同，粗对准方式下，完成精对准作业的执行机构（精对准系统）的测量方式多种多样，精对准系统的传感器和运动系统有多种可能。精对准系统的传感器可以与货柜固连，也可以安装在待对准平台上。精对准系统的运动系统可以是货柜的自主行走能力，也可以是待对准平台的运动能力。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于无人设备用的自动上下货柜的对接控制方法，其特征在于，无人设备运载货柜在进入对准作业时，所述无人设备的对接对象为另一台无人设备或一个固定的转运平台，利用货柜的目标位置参数及无人设备自身位置和姿态参数，采用两级对准法，即先进行粗对准，然后进行精对准，直至完成无人设备与货柜之间的对接，具体流程为：
步骤S1：设置粗对准和精对准的可容忍误差参数；
步骤S2：获取对准所需的货柜目标位置参数，即货柜需要运动到的目标位置；进一步，获取对准所需的货柜目标姿态参数，即货柜运动到目标位置处的姿态；
步骤S3：从无人设备中获取无人设备自身位置和姿态参数；
步骤S4：采用粗对准方式进行粗对准；
步骤S5：粗对准后，若货柜的位置、姿态参数与目标的位置、姿态参数的误差在粗对准可容忍误差内，则转下一步；否则，转步骤S3或者对无人设备进行自身位置和姿态的调整；
步骤S6：采用精对准方式进行精对准，即实时检测货柜的位置和姿态参数，然后利用精对准模式中的执行机构进行精对准；
步骤S7：精对准完成后，如果误差在精对准可容忍误差范围内，则对准结束；否则，转步骤S6，直至完成精对准。
2.根据权利要求1所述的用于无人设备用的自动上下货柜的对接控制方法，其特征在于，所述位置参数包括三个位置参数(X、Y、Z)，即平面坐标系内的三个位置参数。
3.根据权利要求1所述的用于无人设备用的自动上下货柜的对接控制方法，其特征在于，所述姿态参数包括三个姿态参数(α、β、γ)，即平面坐标系内的三个位置参数。
4.根据权利要求1或2或3所述的用于无人设备用的自动上下货柜的对接控制方法，其特征在于，所述无人设备为自行走的无人设备。
5.根据权利要求1或2或3所述的用于无人设备用的自动上下货柜的对接控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中是通过无人设备自身的传感检测设备来获取无人设备自身位置和姿态参数。
6.根据权利要求1或2或3所述的用于无人设备用的自动上下货柜的对接控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中是外部辅助的传感检测设备来获取无人设备自身位置和姿态参数。
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Denomination of invention: A docking control method for automatic loading and unloading containers for unmanned equipment

Effective date of registration: 20220721

Granted publication date: 20220517

Pledgee: CHANGSHA RURAL COMMERCIAL BANK Co.,Ltd.

Pledgor: CHANGSHA XINGSHEN INTELLIGENT TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2022430000059