CN111708371B - 仓库机器人导航路线预约 - Google Patents

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Abstract

本公开公开了用于辅助机器人在仓库环境中导航的方法和系统。在一些实施例中，机器人用于接收预约的路线并在它们在仓库内导航时根据预约的路线移动。预约的路线包括一个或多个航路点。每个航路点代表位置和大小，该大小是在该位置容纳机器人所需的空间。所述一个或多个航路点在序列中列出，以使机器人顺序跟随。在一些实施例中，每个航路点还可以包括时间戳，该时间戳表示给定预约路线的机器人应该到达该位置的时间。

Description

仓库机器人导航路线预约
技术领域
本公开总体上涉及控制和管理仓库机器人，尤其涉及为仓库机器人预约导航路线。
背景技术
在仓库中越来越多地使用机器人或自动机器。除起重重型货物外，自动化仓库机器人还承担着过去需要人工操作的任务，例如，将货物或箱子移至指定位置或从已确定的架子上提取物品。随着在大型仓库中越来越多地使用机器人，需要精确且实时的导航以确保安全和效率。
在现有技术中，自动引导机器人依靠路线预约来在仓库内移动。通常，一条路线是一组预先预约的线段，供自动引导的车辆或机器人沿其移动。现有技术中的路线预约方法并非为繁忙的仓库设计，在繁忙的仓库中，许多机器人可能在同一路径中或在仓库货架之间的过道内沿同一方向移动。现有技术中的路线预约方法效率低，需要改进。
本公开公开了用于使自动引导机器人在挤满机器人的仓库内安全导航的改进的路线预约方法和系统。
发明内容
相应地，本公开的目的是提供用于使自动引导机器人在仓库内导航的改进的方法和设备。
在一些实施例中，用于移动自动引导机器人的方法包括由自动引导机器人通过路径预约接收一路径，存储所述路径，并沿所述路径移动。所述路径包括在序列中列出的一个或多个航路点，并且使自动引导机器人通过依次到达所述一个或多个航路点中的每一个，沿着所述路径移动。
在本公开中，航路点指的是自动引导机器人在仓库内需要停留的点。航路点可以基于不同的规则进行设置，例如，可以基于自动引导机器人是否需要改变位姿（例如，转向）、自动引导机器人是否需要停留等待预定的时间、自动引导机器人是否需要取货和放货设置相应航路点。航路点的指定包括位置和大小。
在一些实施例中，自动引导机器人通过路径预约接收包括一个或多个航路点的第一路径。自动引导机器人可以通过依次到达一个或多个航路点中的每一个，从而沿着第一路径移动。在自动引导机器人到达第一路径的末端之前或在第一路径的末端，自动引导机器人接收第二路径，其中所述第二路径为通过所述自动引导机器人再次进行路径预约请求后，服务器向自动引导机器人发送第二路径相关信息而获得，或通过服务器进行实时更新后，自动向自动引导机器人发送第二路径相关信息而获得。第二路径包括一个或多个航路点。自动引导机器人存储第二路径，并且用于通过顺序到达第二路径中的每个航路点而沿着第二路径移动。
在一些实施例中，自动引导机器人在到达第一路径的末端时将第一路径标记为完成。在一些实施例中，如果自动引导机器人在接收第二路径之前到达第一路径的末端，则机器人停留在第一路径的末端。在一个实施例中，如果机器人在接收第二路径之前到达第一路径的末端，则机器人可以发送第二路径的请求。在另一个实施例中，机器人可以在发送第二路径的请求之前在第一路径的末端等待预定的时间段。
在一些实施例中，航路点的指定还可以包括时间戳。时间戳指示自动引导机器人应到达航路点的位置的时间。在一些实施例中，航路点的指定还可以包括机器人要采用的方位。在一些实施例中，航路点的指定可以进一步包括用于自动引导机器人移动的移动指令。例如，可以指示机器人直线或横向移动。还可以指示机器人改变方向，例如，旋转。
在本公开中，分配给两个机器人的两条路径可以在物理位置处彼此交叉。然而，如果两条路径不碰撞，则这种交叉路径可以不导致两个自动引导机器人之间发生碰撞。在本公开中，如果在第一路径上的航路点与第二路径上的航路点之间存在重叠，则在两个路径之间发生碰撞。在一些实施例中，每个航路点的指定包括位置、大小和时间戳。如果两个位置和两个时间戳之间有重叠，则两个航路点会重叠，这意味着机器人将同时到达大致相同的位置。
在本公开中，机器人用于在机器人到达路径的末端之后释放分配给它的路径。当机器人沿分配的路径移动时，机器人还可以释放它经过的每个航路点。标记为已从预订中释放的航路点将不会与任何其他航路点“碰撞”。
在一些实施例中，自动引导机器人用于根据上述方法导航。软件程序可以存储在计算机可读的非暂时性介质上，并且可以加载到机器人上以指示机器人在仓库环境中导航。在一些实施例中，具有嵌入式软件的电路或可编程集成电路，例如，现场可编程门阵列（field-programmable gate array，FPGA），用于在执行编程指令时执行上述方法。
在本公开中，公开了创新的路线预约方法以提高由机器人自动化的仓库中的安全和效率。在现有技术中，为了避免碰撞，如果在预约路线中包括位置点，则包含相同位置点的路线请求将被拒绝或延迟，直到释放了整个预约路线为止。在本文公开的一些实施例中，引入了航路点的概念。航路点可以包含在两条预约的路线中。如果两个机器人在不同时间到达航路点，则不会发生任何碰撞。在一些实施例中，在机器人经过一航路点之后释放该航路点。然后，可以将释放的航路点包含在另一个预约的路径中。这样，可以在释放第一预约路线之前，处理第二预约请求。因此，所公开的装置、系统和方法为使用许多机器人的繁忙和拥挤的仓库提供了更有效的路线预约。
附图说明
通过进一步阅读以下说明书和附图，本公开的这些和其他特征将变得显而易见。在附图中，相同的附图标记在所有视图中表示对应的部件。此外，附图中的组件不必按比例绘制，而是将重点放在清楚地示意说明本公开的原理上。
图1是引导机器人沿预约路径移动的仓库环境的图示。
图2a-2f示出了包括多个航路点的示例性路线。
图3示出了引导机器人在导航引导下沿预约路线移动的示例性路线。
图4示出了为引导机器人进行“冗余预约”的示例性路线。
图5示出了为引导机器人预约的示例性路线。
图6a和6b示出了示例性航路点。
图7是示出根据本公开的实施例的路线预约方法的流程图。
图8a示出了根据本公开的实施例的引导机器人的框图。
图8b示出了根据本公开的实施例的用于辅助引导机器人的系统的框图。
图9为搬运货箱机器人的结构示意图。
具体实施方式
在下文中参考附图更充分地描述本公开的实施例，在附图中示出了本公开的优选实施例。然而，本公开的各种实施例可以以许多不同的形式体现，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例。而是提供这些实施例使得本公开更透彻并且向本领域技术人员充分传达本公开的范围。
图1示出了部署有多个机器人的仓库。网格100可以存储于引导自动引导机器人的系统的服务器（所述网格例如可以是数据映射形式所显示的路径设定）中、设置在仓库的地板上、或既存储于引导自动引导机器人的系统的服务器中同时也设置在仓库的地板上，并且当机器人120从仓库内的一个位置导航到另一位置时，机器人120沿着网格线移动，或者，机器人120依据已规划路线或预约路径，在网格形成航道上进行多航道穿插的移动。例如，可以指示机器人120走向货架以拿起储物盒或储物箱并将储物容器放到指定位置。还可以指示机器人120打开已经到达码头的货物集装箱，并将集装箱中的内容物分配到存储箱。当机器人120在仓库内四处移动以执行它们接收到的指令时，它们必须在货架周围导航并且避免与其他机器人碰撞。
机器人120可以用于自主导航。例如，当机器人120接收到用于完成任务的指令时，它首先基于任务指令获得开始位置和结束位置。在一个实施例中，指令本身可以包括开始位置和结束位置。在另一个实施例中，机器人120可以基于任务导出开始位置和/或结束位置。例如，如果任务是取出存储箱并将该存储箱带到工作站，则机器人120可以将工作站的位置用作结束位置。在系统初始化期间，工作站的位置可能已存储在机器人120的内存存储器中。替代地，响应于来自机器人120的查询，可以从远程服务器（未示出）接收工作站的位置。在一些实施例中，任务的开始位置是机器人120的当前位置。在一些实施例中，任务的开始位置是存储仓的位置。
注意，在以下描述中，当提及机器人已经接收到分配的路径或预约的路线时，该路径或路线可以由调度该机器人的中央服务器或定位路线预约服务器发送。可选的，该路径或路线也可为机器人彼此之间协调形成与预约，或是由机器人中具有较高权限的机器人管理。
基于开始位置和结束位置，可以由机器人120或由远程服务器确定导航路径110。如图1所示，导航路径110包括一个或多个航路点W112，W113，…，W119。每个航路点W代表仓库设施内的物理位置P。每个航路点W还包括大小r。例如，航路点W可以被指定为（P，r）。可以使用二维网格中的位置的坐标（例如，（x，y））表示物理位置P。航路点可以采用圆形或正方形，相应地，航路点的大小r可以表示为以P为中心的圆的半径，或以P为中心的正方形的边的长度。此外，航路点可以采用其他形状，例如，三角形、矩形或菱形等，相应地，航路点的大小r可以不同地表示。在仓库内，航路点可以具有相同或不同的几何形状，并且指示机器人执行不同姿态的航路点形状通常不同。例如，机器人转向时的航路点，机器人取货装置、机械臂等变化时的航路点、机器人空载时的航路点、机器人负载时的航路点，或者机器人停留不动作时的航路点，均具有不同的形状。此外，不同机器人对应的航路点的形状也会不同。
在一些实施例中，任务指示里包括机器人在各航路点的预约模式，至少包括但不限于：行走、停止、转向、取货、放货、调整具有机构部位的动作等指示。
在一些实施例中，预约路径包括航路点以及航路点之间构成行走路线的预约点。当机器人沿分配的路径移动时，可以释放它已经过的每个航路点/预约点/路径。具体地，在一些实施例中，当机器人沿分配的路径移动时，机器人可以释放它已经过的航路点/预约点/路径，并将已释放的航路点/预约点/路径的信息发送至服务器，服务器接收到信息后，对相关路径进行调度。在一些实施例中，当机器人沿分配的路径移动时，服务器实时接收机器人发送的位置信息，分析机器人的位置，以确定要释放的航路点/预约点/路径，并进行释放。在一些实施例中，当机器人沿分配的路径移动时，服务器基于机器人反馈的信息映射数字化地图，分析机器人的位置，以确定要释放的航路点/预约点/路径，并进行释放。
在一些实施例中，当机器人沿分配的路径移动时，机器人通过无线通信与周围的机器人信息相互交握（即机器人与其周围机器人通过无线通信获知彼此的信息，并进行信息交互）而完成航路点/预约点/路径的释放。在一些实施例中，当机器人沿分配的路径移动时，可以由另一机器人作为仲裁，协助判定需要释放的航路点/预约点/路径以完成释放。通过对已经过的航路点/预约点/路径进行释放，有效减轻了系统负担，并显著提高安全系数。
在一些实施例中，机器人实时释放它经过的每个航路点，但是机器人停止时所在的航路点不会被释放，与此同时预约要经过的点，其中，“实时释放”为当机器人经过某一个航路点时，立即对该航路点进行释放。在另一些实施例中，机器人也可以在每经过一段路径，比如到达一个指定位置时，对经过的路径（包括所经过的航路点）进行释放，与此同时预约要经过的路径。已从预约中释放的航路点标记为将不会与任何其他航路点“碰撞”。通过对航路点或路径实时释放，使得服务器有更多航路点的调度选择。
在一些实施例中，服务器对每个机器人进行路径规划，机器人将要经过的航路点的预约请求发送至服务器，服务器依据当前路径，为机器人预约要经过的航路点，当预约失败时，服务器会再次预约直至预约成功，并为机器人提供预约成功的航路点的路径信息，机器人接收到相关信息后，执行后续动作。例如，当机器人预约路径a->b->c->d，即依次经过四个航路点a、b、c、d的路径时，若机器人预约航路点c失败，则在机器人到达航路点c之前，机器人会向服务器发送新的路径预约请求。当机器人接收到相应路径信息时，若机器人接受该路径指示信息，则在接收到新的路径信息后，机器人对路径进行重新规划；若机器人不接受该路径指示信息，则向服务器进行反馈，并等待服务器发送更新后的路径指示信息。
其中，可以由服务器与机器人任一方执行路径规划、路径预约、路径释放、预约请求发起、路径是否产生碰撞的适用判定。
在一些实施例中，机器人自身可进行路径规划、航路点预约、以及对航路点预约是否成功进行判断，并相应确定是否需要再次预约或者按照已预约的航路点执行后续动作。
在一些实施例中，机器人通过无线通信与周围的机器人信息相互交握而完成路径规划、航路点预约、以及对航路点预约是否成功进行判断，并相应确定是否需要再次预约或者按照已预约的航路点执行后续动作。
在一些实施例中，机器人可通过其他机器人协助完成路径规划、航路点预约、以及对航路点预约是否成功进行判断，并相应确定是否需要再次预约或者按照已预约的航路点执行后续动作。
在一些实施例中，机器人可通过结合服务器发送的相关数据分析完成路径规划、航路点预约、以及对航路点预约是否成功进行判断，并相应确定是否需要再次预约或者按照已预约的航路点执行后续动作。
所述预约请求包括请求对各航路点的预约，从而进行路径预约，所述路径预约可以包括一次或多次路径预约。所述路径预约为服务器从机器人启动时所在的点开始，按照路径中的各航路点依次进行，直至预约失败。然后向机器人反馈预约成功的所有的航路点的信息，机器人沿着预约成功的航路点前进，并在前进过程中继续预约要经过的航路点。
路径预约的范围可以动态调整，即每次预约的航路点的个数可以不同。
在一些实施例中，大小r为机器人整体（包括货架、取货装置等）在地面的最大投影面积，包括在行进和静止时、转向和非转向时、负载和空载时、取货和放货时的最大投影面积。
在三维空间中，包括机器人120的位姿和货物货架的立体姿态。通过引入三维空间，当两个或多个机器人120在相同时间戳时的大小存在重叠时，两个机器人可能不发生碰撞。例如，两个机器人120之间可以在不同高度上存在交叉，但并不发生碰撞。
在一些实施例中，当一个机器人120在高度h1处伸出取货装置，而与机器人120的相邻航路点处的另一机器人在高度h2处伸出取货装置（其中，h1和h2高度不同），即上述两个机器人（例如，位于两个相邻取货通道且面向对方的机器人）分别将各自取货装置伸入同一货架的不同层进行取货时，两个机器人的航路点的大小r虽然可能发生重叠，但此时两个机器人并不会发生碰撞。在另一些实施例中，一个机器人120在高度h1处伸出取货装置，而机器人120的相邻航路点处的另一机器人在高度h2处伸出取货装置（其中，h1和h2高度不同）并发生转向使得两个机器人的航路点的大小r发生重叠，但两个机器人并不会发生碰撞。通过引入三维空间，可以实现航路点对机器人的高匹配性，提高对航路点的利用率，进而提高机器人的工作效率。在现有技术中，导航路线包括线段和点。在导航计划中不会考虑机器人的大小。但是，在使用许多机器人的繁忙或拥挤的仓库中，可能有必要设计平行的车道，两个机器人可以在平行的车道中并排移动。在机器人大小不同或角落窄的复杂环境中，机器人的大小是导航计划中需要考虑的重要因素。例如，在一个相对狭窄的角落中，大型机器人可能无法通过并被卡住。在本文公开的方法和系统中，在导航计划和路线预约期间，考虑了机器人120的大小。在本公开中，路线不是由简单的线段表示。在一些实施例中，当机器人120基于给定任务接收到分配的路径时，分配的路径包括一个或多个航路点W的列表。每个航路点由位置和大小表示。航路点列表代表机器人120要经过的一系列航路点。
在一些实施例中，路径中除了航路点之外，还有规则点。
规则点可以为：
（1）常态作用的点：用于作为行走路径、机器人定位等的计算依据、校正用的地图起点、边界点，用以提供路径状态信息的状态点等；
（2）通过地图线路正则化（regularization）形成的路径及航路点：地图包括可行走范围与其范围边界，通过机器人位置、任务起点与终点同地图之间的映射关系，建立机器人可行走的一条以上的路线，通过正则化计算，依据可行走范围、可容许行走时间与距离、直线与非直线行走模式等要素，将行走路线修正为直线和/或非直线的行走路径；
（3）通过立体空间的正则化计算而得的航路点：机器人行走与动作需占用一定空间，结合时间维度，通过空间正则化计算，将机器人实体占用空间映射于数字化多维空间，将需求的空间参数设置于路径航路点的大小r参数中。其中，可以通过机器人对环境感知、结合机器人作业场景、多重任务协同、机器人导航避障环境深度恢复、感知目标物或周边机器人的三维重建等方式，结合机器人正则化学习法与类神经学习法中至少一种，修正机器人动作需要的大小r参数。
在一些实施例中，路径可以包括如图1所示的航路点列表。在一些实施例中，除了航路点列表之外，路径还可以包括线段或标记。所述线段位于路径中相邻两个航路点之间，标记是用于指示机器人可以在路径行走过程中进行位姿改变，或用于指示路径行走已完成的指示。
路径建构的形式可以为：
（1）完全由航路点建构而成，每一个航路点依据前述设定而动作。
（2）由航路点结合预约点、线段、标记、规则点中至少一者组成。其中，线段、标记可以是实体，也可以是虚拟的，可以择一方式布设或是两种皆设。通过识别线段指示机器人行走方向与该路段行走距离，通过标记直接定位机器人和/或指示机器人调整至特定姿态，该特定姿态可以是因任务而产生的航路点姿态，亦可以是因为环境需求而设定，例如，路径即将靠近流水线传动台，机器人必定先将取货装置调降至最低处，避免机器人行走时取货装置撞击台面。
图2a至图2c示出了三个示例性路径。在图2a中，示例性路径202包括一个或多个航路点。路径202被表示为机器人120要经过的一系列航路点W。在图2b中，示例性路径204包括一个或多个航路点W和几个线段L。在图2c中，示例性路径206包括一个或多个航路点W和几个标记M，出于导航目的将航路点W和标记M放置在仓库设施中。
在一些实施例中，航路点可包括用于机器人120移动的移动指令。移动指令的示例包括“直线移动”、“横向向右移动”、“横向向左移动”、“逆时针旋转180º”、“逆时针旋转0-90º”或“顺时针旋转0-90º”等。在一些实施例中，移动指令可以是“将移动方向从向西90°改变为向北45°”，这指示机器人改变其移动方向。机器人可以配置为通过旋转以面向新的移动方向来改变其移动方向。替代地，机器人可以配置为简单地沿新方向移动而不旋转。
如图2d所示，可选的，从a点到达b点，机器人120接收到移动指令的移动方式为：在a点时顺时针旋转一定角度，朝向b点直线前进。
如图2e所示，可选的，从a点到达b点，机器人120接收到移动指令的移动方式为：在a点起，逐步的顺时针旋转，以弧线方式朝向b点前进。更进一步的，若c点上有机器人，应考量不影响c点机器人的运作。
如图2f所示，可选的，机器人120可行进航道有多条且并列规划，机器人120从航道x1的a点到达航道x3的b点，可以在行进期间，自航道x1的任一点穿过航道x2而到达航道x3，形成多航道穿插的行进方式，再于航道x3上转向b点前进。
在图3中，四个航路点W1、W2、W3和W4被包括在计划路径300中。每个航路点都包含一个移动指令，当机器人120到达该航路点时，该指令指示机器人120如何移动。例如，在图3中，机器人120可以从最左边的点A开始并且水平地向右移动。当机器人120到达航路点W1时，航路点W1指示机器人120顺时针旋转90º，以使机器人120开始沿垂直线段向南移动。类似地，航路点W2、W3和W4各自包含旋转指令，该旋转指令指示机器人120转到下一个路段，直到到达目的地B。
在一些实施例中，每个航路点包括位姿指示，该位姿指示被用作机器人120采取某种姿势或方向的指示。例如，图5示出了三个位姿指示。每个位姿指示在机器人120如箭头所示朝着右侧移动时采取某种姿势的指示。位姿指示（a）是机器人120在水平向右移动时应面向侧面的指示。例如，当机器人120经过狭窄的空间时，或者当机器人120试图避免撞到另一个机器人时，该姿势可能是机器人120必需采用的。在位姿指示（b）中，机器人120在其移动方向上面向前方，这可以看作是正常姿势。在位姿指示（c）中，指示机器人停留在同一点而不移动。位姿指示可以存储在系统中或位于地板上，作为机器人扫描或阅读的标记。位姿指示也可以通过有线或无线传输来发送。
在一些实施例中，可以在空间和时间维度上表示航路点。除了位置和大小之外，每个航路点还可以包括时间戳。时间戳指示机器人120需要在什么时间到达航路点的物理位置。通过增加时间维度，可以在繁忙的仓库中实现更复杂的调度。例如，可以调度两个机器人在不同时间安全地通过同一位置而不会发生碰撞。在路线预约期间，每个机器人都会收到包含一个或多个航路点的预约路径。这两个路径都包含一个航路点，该航路点标识相同的物理位置，但具有不同的时间戳。接收到预约的路线后，每个机器人都会遵循导航路线，并在时间戳指示的不同时间通过相同的物理位置。没有时间维度，就无法预测或控制机器人何时通过或到达航路点。如果仅在空间维度中表示航路点，则当分配给两个机器人的两条预约路线共享同一航路点时，这两个机器人可能会同时到达同一航路点，从而引起碰撞。
在一些实施例中，当机器人向服务器发送路径预约请求，其中该路径预约请求包括机器人当前自身的任务权重信息，服务器根据机器人自身的任务权重信息，对该机器人发送路径指示信息。在一些实施例中，当机器人向服务器发送路径预约请求，其中该路径预约请求包括机器人相关任务信息，服务器根据相关任务信息，确定各机器人的任务权重信息，并对该机器人发送路径指示信息。其中，任务权重信息包括：各个机器人将路径预约发送到服务器的时间顺序，当不同的机器人到达同一航路点的时间戳相同时，各个机器人取货和放货的优先级、机器人载货数量、载货重量、机器人运行速度等信息。服务器通过引入任务权重信息，对机器人进行相关路径指示，使得各个机器人可以更有序、高效、安全地运行。
为了安全起见，如果路线预约请求中包含已包含在预约路线中的航路点，则该路线预约请求将被拒绝。在航路点的表示中引入时间维度可以使得在两个预约的路线中包含相同的航路点，从而提高效率。
本公开在仓库机器人的路线预约中引入了航路点，以改善安全并提高效率。通过使用航路点，管理和控制自动引导机器人变得越来越容易和简单。例如，如果两个分配的路径不重叠，即不共享一个或多个航路点，则各自沿分配的路径移动的两个机器人将不会彼此碰撞。图6a-6b示出了在空间维度和时空维度中的“重叠”航路点的示例。
在图6a中，两条路径502和504平行延伸。除了重叠的航路点W52和W54之外，两条路径没有彼此交叉，其中，两个机器人到达站点，可由位姿指示进行机器人的姿态调整。该站点可以作为路径的目标点、中间点或转向点等相关航路点。在一些实施例中，航路点W52和W54中的每个可以包括位置P和大小r。因为航路点的大小r表示机器人的大小，所以W52和W54的重叠意味着两个机器人会撞到对方，造成碰撞。
航路点W52和W54在路径中重叠的情形包括以下三种情况：第一种情况为路径冲突，在路径平行延伸后，两个机器人中的一方或双方突然变化而形成位置P的交叠；第二种情况为两个机器人中的一方或双方在各自的位置P发生位姿变化（该位姿变化可以包括取货装置、机械臂变化或移动底盘转向等），使得它们的大小r交叠；第三种情况为在第一种情况、第二种情况或二者组合下，两个机器人的时间戳t相同。例如，在一种情况下，W52的位置和W54的位置不同，而在现有技术的路线预约技术中，路径或路线由无量纲的线或点表示，这样，当分配给两个机器人的路径没有交叉但这些路径没有留出足够的空间来容纳一个或多个机器人的大小时，现有技术的导航计划无法检测或防止碰撞。
在一些实施例中，每个航路点包括位置P、大小r和时间戳t。就三维空间而言，每个航路点的大小r是对应机器人动作时占用的空间，两航路点的大小r在相同时间戳t占用不同立体空间，则不会碰撞。如果在如图6b所示的时空坐标系中绘制W52和W54时，W52和W54不重叠，则意味着这两个机器人将避免碰撞，因为，例如，它们在不同的时间经过同一位置，其中，图6b的横坐标t为机器人行走的时间，纵坐标p为机器人行走的位置，该纵坐标p为通过函数的位置p结合时间戳t形成的二维坐标，以呈现位置和时间的对应关系，也可以通过x轴向位置/时间戳t配合y轴向位置/时间戳t的两个二维坐标的双重二维计算，或者通过x-y轴向位置/时间戳t的三维计算，来表达位置与时间戳的关系。
在此以在同一仓库中运行的搬运货箱机器人与搬运货架机器人为实例进行说明，其中，搬运货箱机器人的结构在图9中示出。
在图9中，搬运货箱机器人结构包括：机器人本体100、设置在所述机器人本体上的若干槽位110、设置于所述机器人本体100上的调节组件150及搬运装置140。调节组件150用于驱动搬运装置140进行升降移动，结合搬运装置140能以竖直方向为轴进行旋转而调整朝向，使得搬运装置140能对准任意一个槽位110，或者对应目标物所在仓储货架的库位。搬运装置140用于目标物的装载或卸除，以在仓储货架与所述槽位之间进行目标物的搬运。
搬运货架机器人结构（参见美国专利US10486901B2）包括：移动底座，其顶部设置有顶升机构，可进入底层高度高于机器人高度的货架底部，顶升机构将货架顶住与托起，结合移动底座的移动功能，使得货架随着搬运货架机器人的移动而被带动位移。
两者路径上的航路点分别有相邻的W52与W54。在相同时间戳，搬运货箱机器人在W52进行取货装置旋转，搬运货架机器人则是在W54的以空载（没支撑货架）或是支撑高度较低的货架移动，在一些实施例中，会形成搬运货架机器人行走于搬运货箱机器人的取货装置之下，虽然投影存在重叠，但在立体空间上互不干涉，故预估认定为不会碰撞。
在一些实施例中，如两机器人都是搬运货箱机器人，在相同时间戳且相邻的W52与W54，两机器人都进行取货装置运作，然而一者取货装置在机器人上部进行运作，另一者取货装置为机器人下部进行运作，两者取货装置活动空间不相交互，故预估认定为不会碰撞。
在一些实施例中，如两机器人依据任务需求而进行机器结构上的交握操作，虽然投影上是重叠，但在立体空间也是相互接触的，但因为是任务需求故预估认定为不是碰撞，而是预估立体空间是否为接触之外相互干涉，以协助预判交握操作的安全性。
包括位置、大小、位姿指示和/或时间戳的航路点可以用于促进路线预约。图7是示出示例性路线预约方法的流程图。
在步骤602中，自动引导机器人120接收第一路径。第一路径可以由机器人120或远程服务器生成（参见图8b中的750）。第一路径包括序列中列出的一个或多个航路点。在一些实施例中，每个航路点包括位置和大小。该大小对应于容纳自动引导机器人120所需的空间。
机器人120在步骤604中存储第一路径，并通过沿着第一路径移动来开始导航（步骤606）。机器人120依次到达一个或多个航路点中的每一个（步骤606）。在一个实施例中，在机器人120到达第一路径的末端之前，机器人120接收第二路径（步骤608）。当机器人120到达第一路径的末端时，机器人120将第一路径标记为完成（步骤610）。释放第一条路径中包含的航路点。然后，机器人120以与第一路径相同的方式继续沿着第二路径导航。
在某些情况下，当机器人120到达第一路径的末端时，它可能无法接收第二路径。当机器人120到达第一路径的末端未能接收到第二路径时，机器人120可以停留在第一路径的末端并等待预定的时间段或改变预约路径。若不改变预约路径，则在预定的时间段过去之后，机器人120可以发送对第二路径的请求。在一个实施例中，如果在路线预约中依赖服务器，则该请求可以被发送到远程服务器。在另一个实施例中，该请求可以被发送到在机器人120本地实现的不同功能模块。
在一些实施例中，能预约的行走距离（或航路点）包括，机器人从当前位置以最大速度运行能停下来的最远距离（或航路点）。
在一些实施例中，能预约航路点包括，机器人从当前位置前进路径期间，必须停下来的航路点。在一些实施例中，必须停下的航路点来有几种定义：（1）需要停下以执行相应动作的航路点；（2）需要停下以与人工协同操作的航路点。
在一些实施例中，机器人能预约行走距离中，包括必须停下的航路点，则机器人只能预约需停下动作航路点的距离。举例而言，如果机器人想要预约的距离可以是5个点的距离，如果最近的航路点只有2个点距离，那么最远只能预约距离2个点的航路点。
在一些实施例中，将路线中部分区域的航路点组合为一个组，当机器人对其中某个航路点进行预约并向服务器发送预约请求后，服务器接收到预约请求，并判断所要预约的航路点是否在某个组中，如果在某个组中，则先对该组进行预约，若预约该组成功，可以继续预约组内的航路点，也可以不对组内的航路点进行预约。通过上述预约方法，当机器人成功预约该组后，其他机器人则无法对该组内的任何航路点进行预约。例如，组1包括航路点A、B和C，当机器人成功预约组1后，其他机器人再对组1进行预约时，服务器会发送组1及其包含的所有航路点已无法被预约的反馈信息。
在一些实施例中，当机器人成功预约某个组后，继续对该组内的航路点进行预约，则其他机器人无法对包括该航路点的任何组内的其他航路点进行预约。例如，组1包括航路点A、B和C、组2包括航路点A和D、组3包括航路点C和E，当机器人成功预约该航路点A后，由于组1和组2均包括航路点A，则其他机器人无法对组1和2中的其他航路点（如，航路点B、C和D）进行预约，而可以对其附近的航路点进行预约，如可以预约点E。机器人离开某个组内的所有点后，对相应组及其点进行释放。通过将“预约组”的相关方案引入机器人的路线预约中，能够更有效地防止机器人之间的冲突，保证机器人的安全运行。
在一些实施例中，机器人基于“冗余预约”的原则，对要经过的航路点进行预约，其中“冗余预约”为将机器人所要经过的航路点进行预约外，还对预约的航路点中最远航路点之后的几个临近点进行预约，通过这种方式避免了机器人之间的直线冲突，更有效地保证了机器人的安全运行。如图4所示，如果想要预约的航路点1与到航路点C的所有航路点在一个组中，则同时预约航路点C，如果航路点2与航路点D在同一个组中，则同时预约航路点D，如果航路点3与航路点F在同一个组中，则同时预约航路点F。此时，预约的范围包括：A-C；航路点1-D；航路点2-F；航路点3-航路点4；航路点4-B。
图8a和图8b示出了两个示例性路线预约系统。在图8a中，机器人700用于预约路线并自主导航。机器人700可以与其他机器人或中央服务器通信以获得关于其他机器人的位置和移动信息。机器人700包括一个或多个处理器702、内存存储介质704和传感器706。一个或多个处理器702用于执行如上所述的路线预约方法。传感器706用于检测机器人700的位置和/或状态。内存存储介质704用于存储传感器数据和导航所需的软件程序。替代地，如图8b所示，机器人700可以部分或全部依靠远程服务器750来计划和确定导航路线。
远程服务器750包括一个或多个处理器752、存储器754和收发器758。远程服务器750用于为多个机器人预约导航路线，并通过收发器708和收发器758向机器人发送预约的路线。
尽管在此参考特定实施例示出和描述了本公开，但是本公开并不旨在限于所示出的细节。而是，在可以在权利要求的等同物的范围和区域内在细节上进行各种修改，而不脱离本公开。

Claims (36)

1.一种用于移动一个或多个自动引导机器人的方法，包括：
由自动引导机器人通过路径预约接收第一路径，其中，所述第一路径包括在序列中列出的一个或多个航路点；
存储所述第一路径；以及
通过依次到达所述一个或多个航路点中的每一个，沿着所述第一路径移动，
其中
所述路径预约为服务器从所述自动引导机器人启动时所在的点开始，按照路径中的各航路点依次进行，直至预约失败，然后所述服务器向所述自动引导机器人反馈预约成功的所有航路点的信息，所述自动引导机器人沿着预约成功的航路点前进，并在前进过程中继续预约要经过的航路点。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述自动引导机器人到达所述第一路径的末端之前，由所述自动引导机器人接收第二路径，如果所述自动引导机器人没有接收到第二路径，则停留在所述第一路径的末端，在预定的时间段过去之后请求所述第二路径，其中，所述第二路径包括一个或多个航路点的序列；和/或
当所述自动引导机器人到达所述第一路径的末端时，将所述第一路径标记为完成。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：服务器实时接收所述自动引导机器人发送的位置信息，分析所述自动引导机器人的位置，以确定要释放的航路点、预约点和/或路径，并进行释放；和/或所述服务器基于所述自动引导机器人反馈的信息映射数字化地图，分析所述自动引导机器人的位置，以确定要释放的航路点、预约点和/或路径，并进行释放。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，每个航路点包括位置和大小，并且其中，所述大小对应于在所述位置处容纳所述自动引导机器人所需的空间。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述大小为所述自动引导机器人整体在地面的最大投影面积，所述最大投影面积包括在行进和静止时、转向和非转向时、负载和空载时以及取货和放货时的最大投影面积。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述每个航路点还包括用于所述自动引导机器人移动的移动指令，并且其中，所述移动指令用于引导所述自动引导机器人沿对角斜向方向前进、沿对角弧线方向前进或进行多行道穿插。
7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一路径包括与未释放的另一路径上的任何航路点均不碰撞的航路点，并且其中，如果两个航路点之间在空间维度上存在重叠，则所述两个航路点之间发生碰撞。
8.根据权利要求4所述的方法，其中，所述每个航路点还包括用于所述自动引导机器人到达所述每个航路点的时间戳，并且其中，如果所述两个航路点之间在时间和空间维度上存在重叠，则所述两个航路点之间发生碰撞。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在三维空间中，包括所述自动引导机器人的位姿和货物货架的立体姿态。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，在三维空间中，当两个或更多个自动引导机器人在相同时间戳时的大小存在重叠时，所述两个或更多个自动引导机器人存在发生碰撞以及不发生碰撞两种情形。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述航路点的形状基于下述至少一个条件而发生改变：
所述自动引导机器人转向、取货装置变化、机械臂变化、空载、负载以及停留不动作。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述自动导引机器人通过一航路点之后，释放所述航路点。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，预约的航路点包括所述自动引导机器人从当前位置开始运行能停下来的最远航路点和/或所述自动引导机器人从当前位置向前运行期间，必须停下来的航路点。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述必须停下来的航路点为需要停下以执行一动作的航路点或需要停下以与人工协同操作的航路点。
15.根据权利要求1所述的方法，还包括：将路线中部分区域的所述航路点组合为一个组，服务器或所述自动引导机器人判断所要预约的航路点是否在所述一个组中，如果在所述一个组中，则先对所述一个组进行预约，再对所述一个组内的航路点进行预约。
16.根据权利要求1所述的方法，还包括，所述自动引导机器人基于冗余预约的原则，对要经过的航路点进行预约，其中，所述冗余预约为将所述自动引导机器人所要经过的航路点进行预约外，还对所预约的航路点中最远航路点之后的几个临近航路点进行预约。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一路径的构建形式为：完全由航路点组成，或者由航路点结合预约点、线段、标记和规则点中至少一者组成。
18.一种用于引导自动引导机器人的系统，所述系统包括处理器，所述处理器用于：
使自动引导机器人通过路径预约接收第一路径，其中，所述第一路径包括在序列中列出的一个或多个航路点；
存储所述第一路径；以及
使所述自动引导机器人通过依次到达所述一个或多个航路点中的每一个，沿着所述第一路径移动，
其中
所述路径预约为服务器从所述自动引导机器人启动时所在的点开始，按照路径中的各航路点依次进行，直至预约失败，然后所述服务器向所述自动引导机器人反馈预约成功的所有航路点的信息，所述自动引导机器人沿着预约成功的航路点前进，并在前进过程中继续预约要经过的航路点。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述处理器还用于：
在所述自动引导机器人到达所述第一路径的末端之前，使所述自动引导机器人接收第二路径，如果所述自动引导机器人没有接收到第二路径，使所述自动引导机器人停留在所述第一路径的末端，在预定的时间段过去之后请求所述第二路径，其中，所述第二路径包括一个或多个航路点的序列；和/或
当所述自动引导机器人到达所述第一路径的末端时，将第一路径标记为完成。
20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述处理器还用于：
服务器实时接收所述自动引导机器人发送的位置信息，分析所述自动引导机器人的位置，以确定要释放的航路点、预约点和/或路径，并进行释放；和/或所述服务器基于所述自动引导机器人反馈的信息映射数字化地图，分析所述自动引导机器人的位置，以确定要释放的航路点、预约点和/或路径，并进行释放。
21.根据权利要求18所述的系统，其中，每个航路点包括位置和大小，并且其中，所述大小对应于容纳所述自动引导机器人所需的空间。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述大小为所述自动引导机器人整体在地面的最大投影面积，所述最大投影面积包括在行进和静止时、转向和非转向时、负载和空载时以及取货和放货时的最大投影面积。
23.根据权利要求21所述的系统，其中，所述每个航路点还包括用于所述自动引导机器人移动的移动指令，并且其中，所述移动指令用于引导所述自动引导机器人沿对角斜向方向前进、沿对角弧线方向前进或进行多行道穿插。
24.根据权利要求20所述的系统，其中，所述第一路径包括与未释放的另一路径上的任何航路点不碰撞的航路点，并且其中，如果两个航路点之间在空间维度上存在重叠，则所述两个航路点之间发生碰撞。
25.根据权利要求21所述的系统，其中，所述每个航路点还包括用于所述自动引导机器人到达所述每个航路点的时间戳，并且其中，如果所述两个航路点之间在时间和空间维度上存在重叠，则所述两个航路点之间发生碰撞。
26.根据权利要求25所述的系统，其中，在三维空间中，包括所述自动引导机器人的位姿和货物货架的立体姿态。
27.根据权利要求25所述的系统，其中，在三维空间中，当两个或更多个自动引导机器人在相同时间戳时的大小存在重叠时，所述两个或更多个自动引导机器人存在发生碰撞以及不发生碰撞两种情形。
28.根据权利要求18所述的系统，其中，所述航路点的形状基于下述至少一个条件而发生改变：
所述自动引导机器人转向、取货装置变化、机械臂变化、空载、负载以及停留不动作。
29.根据权利要求18所述的系统，其中，所述处理器还用于：
在所述自动导引机器人通过一航路点之后，释放所述航路点。
30.根据权利要求18所述的系统，其中，预约的航路点包括所述自动引导机器人从当前位置开始运行能停下来的最远航路点和/或所述自动引导机器人从当前位置向前运行期间，必须停下来的航路点。
31.根据权利要求30所述的系统，其中，所述必须停下来的航路点为需要停下以执行一动作的航路点或需要停下以与人工协同操作的航路点。
32.根据权利要求18所述的系统，其中，所述处理器还用于：
将路线中部分区域的所述航路点组合为一个组，使服务器或所述自动引导机器人判断所要预约的航路点是否在所述一个组中，如果在所述一个组中，则先对所述一个组进行预约，再对所述一个组内的航路点进行预约。
33.根据权利要求18所述的系统，其中，所述处理器还用于：
使所述自动引导机器人基于冗余预约的原则，对要经过的航路点进行预约，其中，所述冗余预约为将所述自动引导机器人所要经过的航路点进行预约外，还对所预约的航路点中最远航路点之后的几个临近航路点进行预约。
34.根据权利要求18所述的系统，其中，所述第一路径的构建形式为：完全由航路点组成，或者由航路点结合预约点、线段、标记和规则点中至少一者组成。
35.一种非暂时性计算机可读介质，其存储有软件指令，所述软件指令在被处理器执行时，使得所述处理器：
由自动引导机器人通过路径预约接收第一路径，其中，所述第一路径包括在序列中列出的一个或多个航路点，并且其中，每个航路点包括位置和大小，所述大小对应于容纳所述自动引导机器人所需的空间；
存储所述第一路径；以及
通过依次到达所述一个或多个航路点中的每一个，沿着所述第一路径移动；
其中
所述路径预约为服务器从所述自动引导机器人启动时所在的点开始，按照路径中的各航路点依次进行，直至预约失败，然后所述服务器向所述自动引导机器人反馈预约成功的所有航路点的信息，所述自动引导机器人沿着预约成功的航路点前进，并在前进过程中继续预约要经过的航路点。
36.根据权利要求35所述的计算机可读介质，其中，所述每个航路点还包括用于所述自动引导机器人到达所述每个航路点的时间戳，并且其中，所述第一路径包括与未释放的另一路径上的任何航路点均不碰撞的航路点，并且其中，如果两个航路点之间存在重叠，则所述两个航路点之间发生碰撞，并且其中，如果所述两个航路点之间在时间和空间维度上存在重叠，则所述两个航路点之间发生碰撞。
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