CN112374119B - 一种自适应机场物流系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自适应机场物流系统，包括行李传送带、码垛机械手、复合抓手以及装载车位，该自适应机场物流系统采用以下步骤实现行李抓取和码垛：S1、检测装载车是否进入所述装载车位；S2、检测行李箱是否被输送到所述行李传送带上的预定位置；S3、检测被输送到所述预定位置的所述行李箱的尺寸信息和位姿信息；S4、规划码垛位置，并规划所述码垛机械手的抓取路径；S5、控制所述复合抓手按所述抓取路径运动，并通过所述复合抓手将所述行李箱抓取到所述码垛位置。本发明提供的物流系统可代替人工进行行李的分拣以及将行李从离港行李转盘上装运至行李拖车，行李受损和分配错误风险相对较低且人力成本相对较低。

Description

一种自适应机场物流系统

技术领域

本发明涉及一种物流系统，尤其是一种自适应机场物流系统。

背景技术

在机场中，对于行李的处理分为随身行李和托运行李。随身行李允许旅客带上客舱随身携带，而托运行李则需通过行李处理系统进入货舱。其中，托运行李，在旅客交运后，经过输送机转运到后场的离港行李转盘上，接着需要人工来进行行李的分拣以及将行李从离港行李转盘上装运至行李拖车，这一过程基本需要靠人力来完成，人力因素增加了行李受损和行李分配错误的风险，同时增加机场工作人员的工作密度和工作强度，人力成本相对较高。

现有的机场物流系统，主要关注点在如何更好的服务旅客安检任务与旅客行李提取任务，对于旅客行李安检完成到运送到飞机行李舱的过程，基本采用人工搬运与拖车协同运载的方法，即人工将旅客托运行李装载在到行李车，多辆装载车装载完成后由拖车统一运送到飞机行李舱；由于现场复杂，容易出现行李装载错误（丢失、错拿、损坏等问题），人力成本较高。

有鉴于此，本申请人对上述问题进行了深入的研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种行李受损和分配错误风险相对较低且人力成本相对较低的自适应机场物流系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自适应机场物流系统，包括行李传送带、设置在所述行李传送带旁的码垛机械手、安装在所述码垛机械手末端的复合抓手以及设置在所述码垛机械手旁的装载车位，该自适应机场物流系统采用以下步骤实现行李抓取和码垛：

S1、检测装载车是否进入所述装载车位；

S2、检测行李箱是否被输送到所述行李传送带上的预定位置；

S3、检测被输送到所述预定位置的所述行李箱的尺寸信息和位姿信息；

S4、检测所述装载车的装载空间获得空间信息，并根据所述空间信息规划码垛位置，再根据所述行李传送带的传送速度、所述行李箱的位姿信息和所述码垛位置规划所述码垛机械手的抓取路径；

S5、控制所述复合抓手按所述抓取路径运动，并通过所述复合抓手将所述行李箱抓取到所述码垛位置。

作为本发明的一种改进，所述行李传送带的上方设置有2D激光传感器，在步骤S2中，根据所述2D激光传感器的扫描频率和所述行李传送带的传送速度采集2D点云数据，当采集到的所述2D点云数据中存在一段连续高于第一阈值的点，则判定所述行李箱被输送到所述行李传送带上的预定位置，否则判定所述行李传送带上没有所述行李箱。

作为本发明的一种改进，在步骤S3中，将所述2D点云数据与空间位置信息匹配进行建模，然后结合所述2D激光传感器的扫描频率和所述行李传送带的传送速度计算获取所述行李箱的尺寸信息和位姿信息。

作为本发明的一种改进，在步骤S4中，规划所述码垛机械手的抓取路径的方法如下：

S4.1、进行空间位置标定，构建所述码垛机械手、所述行李箱传送带和所述装载车的空间转换关系；

S4.2、获取所述行李箱的位姿信息和所述码垛位置，计算获得夹取点和放置点；

S4.3、根据所述码垛机械手的移动速度和所述行李箱传送带的移动速度进行时间预判计算；

S4.4、根据所述夹取点和所述放置点的连线获取横移路径，同时在所述夹取点和所述放置点的位置处建立先下降后上升的升降路径，所述横移路径和所述升降路径共同构成所述抓取路径。

作为本发明的一种改进，在步骤S5中，所述复合抓手的运动方法如下：

S5.1、判断所述复合抓手是否在机械手坐标系的原点位置，如果不在，则将所述复合抓手移到机械手坐标系的原点位置；

S5.2、确认所述装载车和所述行李箱是否存在，如果都存在，则进一步确认所述装载车的剩余空间；

S5.3、将所述复合抓手移动到抓取接近点并动态抓取所述行李箱，所述抓取接近点与所述行李箱传送带同步移动；

S5.4、所述复合抓手移动到输送接近点，并下降到所述放置点，然后松开所述行李箱，在这个过程中，所述复合抓手移动到所述输送接近点的速度大于其从所述输送接近点下降到所述放置点的速度。

作为本发明的一种改进，所述装载车位上方设置有3D激光视觉传感器，通过所述3D激光视觉传感器检测所述装载车的装载空间获得空间信息。

作为本发明的一种改进，所述复合抓手包括支撑架、两个相向布置且分别滑动连接在所述支撑架上的夹持组件、用于各驱动所述夹持组件动作的夹持驱动装置以及连接在所述支撑架上且位于两个所述夹持组件之间的吸附组件，所述吸附组件包括一端固定连接在所述支撑架上的连接架、固定连接在所述连接架另一端的弹簧阻尼转盘、固定连接在所述弹簧阻尼转盘远离所述连接架一端上的弹簧阻尼直线滑台以及固定连接在所述弹簧阻尼直线滑台的吸盘。

作为本发明的一种改进，所述吸盘为海绵真空吸盘，且所述吸盘连接有负风机。

作为本发明的一种改进，所述夹持组件包括滑动连接在所述支撑架上的滑板、转动连接在所述滑板上且与所述滑板的滑动方向垂直布置的转杆、用于驱动所述转杆转动的摆动电机以及两个以上沿所述转杆的长度方向依次排列或一个夹爪机构，所述夹爪机构包括一端转动连接在所述滑板上的第一连杆、一端固定连接在所述转杆上的第二连杆、同时与所述第一连杆远离所述滑板的一端和所述第二连杆远离所述转杆的一端转动连接的第三连杆、固定连接或一体连接在所述第三连杆下端且竖直布置的爪杆以及设置在所述爪杆上的柔性护具，所述第一连杆和所述第二连杆平行布置，所述第一连杆和所述滑板之间的连接轴与所述转杆之间的连线与所述第三连杆平行布置。

采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的物流系统可代替人工进行行李的分拣以及将行李从离港行李转盘上装运至行李拖车，行李受损和分配错误风险相对较低且人力成本相对较低。

2、由于在规划抓取路径时考虑了行李传送带的传送速度，可在行李传送带不停机的情况下实现动态抓取与码垛，效率相对较高。

3、本发明提供的复合抓手通过设置弹簧阻尼转盘和弹簧阻尼直线滑台，可利用弹簧阻尼转盘矫正行李的姿态误差，利用弹簧阻尼直线滑台校正行李的位置误差，夹持准确性和牢固性相对较好。

4、过设置负风机，有效解决传统真空吸盘由于吸附对象表面粗糙或不平整导致难以吸取的问题。

附图说明

图1为本发明自适应机场物流系统的结构示意图；

图2为本发明中复合抓手的结构示意图；

图3为本发明中复合抓手另一视角的结构示意图；

图4为本发明中复合抓手省略顶板后的结构示意图；

图5为本发明中抓取路径的实现方法的示意图；

图6为本发明中获取空间信息的实现方法的示意图。

图中标示对应如下：

100-行李传送带； 110-2D激光传感器；

200-码垛机械手； 300-复合抓手；

310-支撑架； 311-顶板；

312-支板； 313-直线导轨；

314-光电传感器； 315-FRID信号接收器；

320-夹持组件； 321-滑板；

322-转杆； 323-摆动电机；

324-第一连杆； 325-第二连杆；

326-第三连杆； 327-爪杆；

328-柔性护具； 329-U型光电传感器；

330-夹持驱动装置； 331-夹持电机；

332-主动带轮； 333-从动带轮；

334-同步带； 335-连接座；

336-夹板； 340-吸附组件；

341-连接架； 342-弹簧阻尼转盘；

343-弹簧阻尼直线滑台； 345-吸盘；

400-装载车位； 410-3D激光视觉传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，本实施例提供一种自适应机场物流系统，包括行李传送带100、设置在行李传送带100旁的码垛机械手200、安装在码垛机械手200末端的复合抓手300以及设置在码垛机械手300旁的装载车位400，其中，行李传送带100与常规的用于机场的行李传送带相同，都是回转式循环传送带。码垛机械手200为市场上可直接购买获得的多关节串联机械手，此处不再详述。此外，行李传送带100的上方设置有2D激光传感器110，2D激光传感器110包括相互配合的工业相机和线激光传感器，其中先激光传感器发出的光在行李传送带100的输送面的投影与输送方向垂直布置，且2D激光传感器110和码垛机械手200沿行李传送带100的输送方向依次布置，两者之间的间距是固定的，并预先录入系统的控制模块中。

优选的，为了提高码垛机械手200的活动范围，在本实施例中，行李传送带100旁设置有地轨，码垛机械手200滑动连接在地轨上。

复合抓手300可以采用常规的机器人抓手，例如授权公告号为CN211164014U的中国实用新型专利公开了一种用于货物运输的机器人抓手，考虑到上述抓手在动态抓取时会产生较大的姿态及位置误差，优选的，本实施例还提供了一种夹持准确性和牢固性相对较好的复合抓手300，如图2-图4所示，该复合抓手300包括支撑架310、两个相向布置且分别滑动连接在支撑架310上的夹持组件320、用于各驱动夹持组件320动作的夹持驱动装置330以及连接在支撑架310上且位于两个夹持组件320之间的吸附组件340，其中，支撑架310包括水平布置的顶板311和分别固定连接在顶板311左右两侧或前后两侧且与顶板311垂直布置的支板312，需要说明的是，位于顶板311同一侧的支板312可以有两个以上。支撑架310的左右两侧或前后两侧分别设置有固定连接在对应的支板312上的直线导轨313，各夹持组件320都同时滑动连接在两个直线导轨313上，以此实现夹持组件320和支撑架310之间的滑动连接。优选的，其中一个直线导轨的两端设置有光电传感器314，用于限制夹持组件320的滑动范围；支撑架310的顶板311的左右两侧或前后两侧设置有RFID信号接收器315，用于接收每件行李的RFID信号，系统通过接收到的RFID信号，得出行李所属的航班，判断是否对行李进行抓取。

两个夹持组件320的结构相同，以其中一个为例，夹持组件320包括同时滑动连接在支撑架310的两个直线导轨313上的滑板321、转动连接在滑板321上且与滑板321的滑动方向垂直布置的转杆322、用于驱动转杆322转动的摆动电机323以及两个以上沿转杆322的长度方向依次排列的或一个的夹爪机构，即夹爪机构可以只有一个，也可以有两个以上，当其有两个以上时，沿转杆322的长度方向依次排列。此外，转杆322水平布置，通过常规的传动皮带组件实现与摆动电机323的传动连接。夹爪机构包括一端转动连接在滑板321上的第一连杆324、一端固定连接在转杆322上的第二连杆325、同时与第一连杆324远离滑板321的一端和第二连杆325远离转杆322的一端转动连接的第三连杆326、固定连接或一体连接在第三连杆326下端且竖直布置的爪杆327以及设置在爪杆327上的柔性护具328，其中，第一连杆324通过转动连接在一个与滑板321固定连接的支座上间接与滑板321转动连接，第一连杆324和第二连杆325平行布置，第一连杆324和滑板321之间的连接轴（由于在本实施例中第一连杆324间接与滑板321连接，因此在本实施例中该连接轴为第一连杆324和支座之间的连接轴）与转杆322之间的连线（该连线为一条虚拟的线，实物中并不存在）与第三连杆326平行布置，共同构成一个平行四边形连杆机构，这样，在摆动电机323的正转或反转带动下，可驱动爪杆327往另一个夹持组件320方向或背离另一个夹持组件320的方向摆动，实现夹持或松脱动作。当然，两个夹持组件320上的柔性护具328向下布置，优选的，各柔性护具328的厚度从上向下逐渐增加，以适应行李两侧不规则凸起部分，使抓手与行李贴合更紧密。

优选的，各夹持组件320的其中一个支座上都安装有U型光电传感器329，各连杆在摆动过程中可能会出现摆动角度过大的现象，当连杆摆动到U型光电传感器329的感应位置，U型光电传感器给出信号使摆动电机323停止转动，防止连杆摆动角度过大产生碰撞损坏。此外，在爪杆327远离对应的柔性护具328的一侧安装有电容式接近开关，当爪杆327与行李接触时，通过电容式接近开关设定安全距离，防止出现爪杆327夹取行李过度导致行李损坏的现象。

夹持驱动装置330包括固定安装在支撑架310的顶板311上的夹持电机331、转动连接在支撑架310的顶板311上且沿夹持组件320的滑动方向排列的主动带轮332和从动带轮333以及绕设在主动带轮332和从动带轮333之间的同步带334，其中，夹持电机331和主动带轮332传动连接，具体的，夹持电机331的输出轴上连接有安装在顶板331上的减速器，减速器的输出轴与主动带轮332固定连接，即主动带轮332通过与减速器的连接实现与支撑架310的顶板311的转动连接。各夹持组件320上都固定连接有可拆卸连接在同步带334上的连接件，当然，主动带轮332和从动带轮333具有两段相互平行的同步带334的传动段，两个夹持组件320分别通过连接件连接在不同的传动段上。这样，当夹持电机331驱动同步带334转动时，可带动两个夹持组件320相向或相背运动。

连接件可维常规的紧固夹，在本实施例中，连接件包括固定连接在对应的夹持组件320的滑板321上的连接座335和通过螺旋可拆卸连接在连接座335上的夹板336，同步带334穿插在夹板336和连接座335之间，且夹板336和/或连接座335与同步带334配合的位置处设置有锯齿结构，以避免滑脱。

吸附组件340包括一端固定连接在支撑架310的顶板311上的连接架341、固定连接在连接架341另一端的弹簧阻尼转盘342、固定连接在弹簧阻尼转盘342远离连接架341一端上的弹簧阻尼直线滑台343以及固定连接在弹簧阻尼直线滑台343的吸盘345，其中，弹簧阻尼转盘342可以直接从市场上购买获得，也可以采用简易的弹簧阻尼转盘342，其包括两个相互同轴布置且转动连接的盘体，两个盘体之间设置有扭簧，扭簧的两个扭臂分别抵顶在两个盘体上；弹簧阻尼直线滑台343也可以直接从市场上购买获得，或者在常规的直线滑台的基础上，在常规的直线滑台的导杆上增设弹簧获得，具体的，其包括基台、固定连接在基台上的导杆、滑动连接在导杆上的滑块以及套设在导杆上且分别位于滑块两侧的弹簧，各弹簧的一端都抵顶在滑块上，另一端都抵顶在基台上，这样可利用弹簧阻尼转盘矫正行李的姿态误差，利用弹簧阻尼直线滑台校正行李的位置误差，夹持准确性和牢固性相对较好。

优选的，吸盘345为可从市场上直接购买获得的海绵真空吸盘，且吸盘345连接有负风机。海绵真空吸盘的表面具有多孔阵列分布，采用负风机配合海绵真空吸盘，负风机抽真空不同于常规的真空发生器，常规的真空发生器对吸盘与物体接触表面的气密性要求高，对于表面粗糙或者不平整的物体，普通的真空发生器很难使吸盘做到真空吸取，而负风机可以避免这个问题，当海绵真空吸盘部分与行李表面接触时，通过负风机抽真空使海绵真空吸盘完成行李的吸取。

本实施例提供的复合抓手，在不改动现有行李传送带100的结构的前提下，能够完成不同种类及尺寸行李的自适应抓取，包括软的布箱、硬箱、背包、手提包、行李袋等各类行李，行李长宽高最大尺寸900mm（长）x 600mm(高）x 400mm(宽），最小尺寸200mm（长）x 200mm(高）x 100mm(宽），最大允许重量32KG。

使用时，通过码垛机械手200移动复合抓手300，夹持组件320利用平行四边形连杆机构带动柔性护具328与行李侧边接触，夹持驱动装置330控制柔性护具328滑动实现对行李的夹取和松脱，而吸附组件340用于吸取行李脱离行李传送带100，便于进行行李夹取。需要说明的是，在行李的抓取过程中，行李传送到100保持运行不停机，由码垛机械手200带动复合抓手300跟随行李运动，改变复合抓手300的位置及姿态以适应动态的行李抓取，而随动抓取相较于静态抓取会产生较大的姿态及位置误差，影响对行李的抓取，当吸取行李时产生姿态和位置误差时，采用的弹簧阻尼转盘342可以在夹紧行李时，弹簧阻尼转盘342转动一定的角度，矫正行李的姿态误差，同理，弹簧阻尼直线滑台343可以通过滑台的直线矫正行李的位置误差，实现抓手对行李的对称稳定夹取。而且弹簧阻尼转盘342和弹簧阻尼直线滑台343在海绵真空吸盘空载时可以通过弹簧实现在海绵真空吸盘姿态和位置的自动复位，保证下一次吸取的准确性。

仍如图1所示，装载车位400可以有一个以上，使用时，每个装载车位400对应某一个航班的飞机，这样可以多个航班共用一个行李传送带100（即行李转盘）。此外，装载车位400的上方设置有3D激光视觉传感器410，通过3D激光视觉传感器检测进入转载车位400的装载车的装载空间以便获得空间信息。

本实施例提供的自适应机场物流系统的控制模块采用分层控制，以工控机作为主控单元，各传感器（如2D/3D激光视觉传感器、机械臂IO信号、RFID信号、行李转盘转速传感器等）的信息汇集到主控单元进行自动化流程控制，保证码垛机械手200抓取动作的准确、稳定及系统运转的持续性；各模块采用总线通讯接口保证信息传递的实时性。

自适应机场物流系统采用以下步骤实现行李抓取和码垛：

S1、检测装载车是否进入装载车位400，其中，装载车与目前机场常用的行李装载车相同，各装载车位400上都安装有两对相互对射的光电传感器，根据两对光电传感器通断情况判定装载车是否在对应工位，每辆装载车的两对光电传感器同时被遮挡则判定装载车到位。

S2、检测行李箱是否被输送到行李传送带100上的预定位置，具体的，根据2D激光传感器110的扫描频率和行李传送带100的传送速度采集2D点云数据，当采集到的2D点云数据中存在一段连续高于第一阈值的点，则判定行李箱被输送到行李传送带100上的预定位置，否则判定行李传送带100上没有行李箱，需要说明的是，上述第一阈值是一个预先设置的阈值，上述预定位置指的是2D激光传感器110的扫描位置。

S3、检测被输送到预定位置的行李箱的尺寸信息和位姿信息。在本实施例中，实现多种尺寸、无序摆放的行李箱的位姿、尺寸检测是基于2D激光传感器110与行李传送带100结合的常规点云建模方法，但也可采用常规两个工业相机构成的双目视觉三维建模方法来实现。本实施例将2D点云数据与空间位置信息匹配进行建模，然后结合2D激光传感器110的扫描频率和行李传送带100的传送速度计算获取所述行李箱的尺寸信息和位姿信息，即行李箱的空间位置与行李箱的最小外接六面体（即行李箱的包围盒），将空间位置（中心点位置等）以及相对移动速度传输到工控机系统，供码垛机械手200随动抓取使用。

行李箱的三维点云建模的具体流程如下：

S3.1、世界坐标系标定，确认原点坐标位置与2D激光传感器110初始扫描频率与扫描角度；需要说明的是，世界坐标系是码垛机械手200与地轨安装完成后，在地轨靠近行李传送带100的一侧，以码垛机械手200的安装基座中心点位置为世界坐标系原点建立的坐标系，即世界坐标系以码垛机械手200的安装位置为基座建立，以码垛机械手200面向行李传送带100方向为X轴正方向，以行李传送带100的运动方向为Y轴正方向建立右手坐标系，其中竖直向上方向为Z轴正方向。

S3.2、世界坐标系下点云数据与空间位置信息匹配建模；

S3.3、根据扫描频率与行李传送带100速度确认行李箱的包围盒，求取行李箱的抓取位置。

S4、检测装载车的装载空间获得空间信息，并根据空间信息规划码垛位置，再根据行李传送带100的传送速度、行李箱的位姿信息和码垛位置规划码垛机械手200的抓取路径。其中，空间信息包括装载车的停放姿态和装载空间的尺寸，如图6所示，其通过3D激光视觉传感器410进行3D点云数据建模，待装载车进入区域之后进行空间扫描匹配，获取装载车在装载车位400内的位姿和装载车的装载空间的尺寸。

如图5所示，规划码垛机械手200的抓取路径的方法如下：

S4.1、进行空间位置标定，构建码垛机械手200、行李箱传送带100和装载车的空间转换关系；具体的，整个系统流程均是建立在世界坐标系中进行运动规划，世界坐标系在码垛机械手200及地轨安装完成之后确立，基于3D激光视觉传感器410的面激光坐标系可以根据需要自由定义，测量两者之间的空间相对距离以及安装角度确定面激光与世界坐标系的转换关系（4*4矩阵），传送带和世界坐标系转换关系、基于2D激光传感器110的线激光和世界坐标系的转换关系与前者相同；面激光坐标系与基于装载车的车体坐标系转换关系通过面激光采集的车体3D点云数据，测定车体在面激光坐标系的空间位姿（距离与角度），建立车体与面激光的空间转换关系，根据车体与面激光的转换关系，面激光与世界坐标的转换关系，确立车体与世界坐标系的转换关系。

S4.2、获取行李箱的位姿信息和码垛位置，计算获得夹取点和放置点，具体的抓取位置根据步骤S3.3获得；需要说明的是，夹取点是动态的，其需要跟随行李传送带100同步运动，以便动态夹取。

S4.3、根据码垛机械手200的移动速度和行李箱传送带100的移动速度进行时间预判计算；具体的，抓取时间从行李箱刚通过2D激光传感器110的线激光扫描射线时开始记录时间，获取到行李箱的位置与姿态后，根据行李箱在行李传送带100上运行到达抓取点所需时间，进行抓取时间预判计算，码垛机械手200在抓取时间内到达抓取点抓取，其中行李箱在行李传送带100上运行到达抓取点所需时间可通过在行李传送带100的旋转轴加装旋转编码器获得行李传送带100运动速度，再根据行李箱刚通过线激光射线到抓取点距离计算得到。当然，若行李传送带100的运动速度为恒定，可直接使用测量的恒定速度运算时间。

S4.4、根据夹取点和放置点的连线获取横移路径，同时在夹取点和放置点的位置处建立先下降后上升的升降路径，横移路径和升降路径共同构成所述抓取路径。即码垛机械手200的末端采用上升－平移－下降段直线的合成的方式形成抓取路径，这主要是出于对机械手运动过程中高度障碍的考虑，解决物体无法直接水平移动这一问题。

S5、控制复合抓手300按抓取路径运动，并通过复合抓手300将行李箱抓取到码垛位置。其中，复合抓手300的运动方法如下（此处复合抓手300的的运动也即为码垛机械手200的末端的运动，而非复合抓手300内部零件的运动）：

S5.1、判断复合抓手300是否在机械手坐标系的原点位置，如果不在，则将复合抓手300移到机械手坐标系的原点位置；

S5.2、确认装载车和行李箱是否存在，如果都存在，则进一步确认装载车的剩余空间；其中，通过3D激光视觉传感器410确认装载车是否仍在装载车位，避免出现装载车中途被离开导致行李直接被放置在车位上，通过复合抓手300上的RFID信号接收器315能否接收到对应行李的RFID信息确认行李是否存在，避免出现行李被人工取走导致无法夹取的情况，至于装载车的剩余空间，则是通过系统的控制模块（如上位机）实时计算装载情况，并保存文件来进行统计说明，剩余空间描述是通过装载车体体积数据与目前装载行李的体积数据进行做差求解。

S5.3、将复合抓手300移动到抓取接近点并动态抓取行李箱，抓取接近点与行李箱传送带100同步移动；其中，抓取接近点为抓取点正上方的点或靠近抓取点正上方的点，这样复合抓手300可相对快速移动到抓取接近点，在相对缓慢移动到抓取点（由于速度存在差异，且抓取点是动态在移动的，因此复合抓手300移到抓取接近点再到抓取点的路径是一条折线），即设置抓取接近点的目的在于提高码垛机械手200的运动速度，节省时间和空间。然后在保持同步移动的情况下，下降并动态抓取行李箱。

S5.4、复合抓手300移动到输送接近点，并下降到所述放置点，然后松开所述行李箱，在这个过程中，复合抓手300移动到输送接近点的速度大于其从输送接近点下降到所述放置点的速度，即抓取成功后，码垛机械手200的末端快速移动到输送接近点，并缓慢降低到最终位置，完成抓取放置任务。

优选的，在本实施例中，采用空间在线规划算法进行空间码垛规划，装载车及行李箱实时堆垛情况采用3D激光视觉传感器410获取的信息通过三维建模方法进行建模，当然也可以可采用常规两个工业相机构成的双目视觉三维建模方法进行建模。具体的3D点云数据建模方法如下：

S6.1、通过3D激光视觉传感器410对装载车位的工作区间进行空间扫描，将空间物体与扫描点云数据进行匹配；

S6.2 、装载车进去装载车位后，3D激光视觉传感器410进行二次扫描提取新的点云数据，设定最小高度阈值（其与预先预定的阈值，为定值，具体数值根据现场情况设定）以适应不同的地面（凹凸不平整以及台阶等问题），再与之前采集装载车位的工作区间的数据进行动态拟合重构，提取属于装载车的车体的点云数据，通过最小外接矩形算法进行车体平面重构，实现车体数据的采集与描述，实现车体体积数据的提取。

参见图6所示，完成上述步骤之后，码垛任务的具体步骤如下：

S6.3、根据待装载行李的体积信息进行空间在线规划，匹配最优摆放位置，将其摆放位置提供给机器人控制单元；

S6.4、码垛机械手通过复合抓手300上的RFID射频信号进行二次数据确认，完成单个行李箱的码垛任务，保存离线文件；

S6.5、待车体完成装载或者航班完成装载任务之后，删除相应的文件，完成车体装载任务。

本实施例提供的自适应机场物流系统，提高行李安检之后到飞机行李舱这段物流输送系统的自动化程度，降低人力依赖程度与避免道德敏感因素；系统的视觉中心定位精度≤10mm，尺寸检测精度≤20mm，单次行李箱抓取装载时间≤10s，空间利用率达到80%以上。每套行李搬运机器人系统可同时装载两辆以上的装载车，每个分拣槽口按标准早晚轮休的“四班倒”配置，预计可至少减少4名员工。

上面结合附图对本发明做了详细的说明，但是本发明的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本发明做出各种变形，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种自适应机场物流系统，其特征在于，包括行李传送带、设置在所述行李传送带旁的码垛机械手、安装在所述码垛机械手末端的复合抓手以及设置在所述码垛机械手旁的装载车位，该自适应机场物流系统采用以下步骤实现行李抓取和码垛：

S1、检测装载车是否进入所述装载车位；

S2、检测行李箱是否被输送到所述行李传送带上的预定位置；

S3、检测被输送到所述预定位置的所述行李箱的尺寸信息和位姿信息；

S4、检测所述装载车的装载空间获得空间信息，并根据所述空间信息规划码垛位置，再根据所述行李传送带的传送速度、所述行李箱的位姿信息和所述码垛位置规划所述码垛机械手的抓取路径；

S5、控制所述复合抓手按所述抓取路径运动，并通过所述复合抓手将所述行李箱抓取到所述码垛位置；

在步骤S4中，规划所述码垛机械手的抓取路径的方法如下：

S4.1、进行空间位置标定，构建所述码垛机械手、所述行李箱传送带和所述装载车的空间转换关系；

S4.2、获取所述行李箱的位姿信息和所述码垛位置，计算获得夹取点和放置点；

S4.3、根据所述码垛机械手的移动速度和所述行李箱传送带的移动速度进行时间预判计算；

S4.4、根据所述夹取点和所述放置点的连线获取横移路径，同时在所述夹取点和所述放置点的位置处建立先下降后上升的升降路径，所述横移路径和所述升降路径共同构成所述抓取路径。

2.如权利要求1所述的自适应机场物流系统，其特征在于，所述行李传送带的上方设置有2D激光传感器，在步骤S2中，根据所述2D激光传感器的扫描频率和所述行李传送带的传送速度采集2D点云数据，当采集到的所述2D点云数据中存在一段连续高于第一阈值的点，则判定所述行李箱被输送到所述行李传送带上的预定位置，否则判定所述行李传送带上没有所述行李箱。

3.如权利要求2所述的自适应机场物流系统，其特征在于，在步骤S3中，将所述2D点云数据与空间位置信息匹配进行建模，然后结合所述2D激光传感器的扫描频率和所述行李传送带的传送速度计算获取所述行李箱的尺寸信息和位姿信息。

4.如权利要求1所述的自适应机场物流系统，其特征在于，在步骤S5中，所述复合抓手的运动方法如下：

S5.1、判断所述复合抓手是否在机械手坐标系的原点位置，如果不在，则将所述复合抓手移到机械手坐标系的原点位置；

S5.2、确认所述装载车和所述行李箱是否存在，如果都存在，则进一步确认所述装载车的剩余空间；

S5.3、将所述复合抓手移动到抓取接近点并动态抓取所述行李箱，所述抓取接近点与所述行李箱传送带同步移动；

S5.4、所述复合抓手移动到输送接近点，并下降到所述放置点，然后松开所述行李箱，在这个过程中，所述复合抓手移动到所述输送接近点的速度大于其从所述输送接近点下降到所述放置点的速度。

5.如权利要求1所述的自适应机场物流系统，其特征在于，所述装载车位上方设置有3D激光视觉传感器，通过所述3D激光视觉传感器检测所述装载车的装载空间获得空间信息。

6.如权利要求1所述的自适应机场物流系统，其特征在于，所述复合抓手包括支撑架、两个相向布置且分别滑动连接在所述支撑架上的夹持组件、用于各驱动所述夹持组件动作的夹持驱动装置以及连接在所述支撑架上且位于两个所述夹持组件之间的吸附组件，所述吸附组件包括一端固定连接在所述支撑架上的连接架、固定连接在所述连接架另一端的弹簧阻尼转盘、固定连接在所述弹簧阻尼转盘远离所述连接架一端上的弹簧阻尼直线滑台以及固定连接在所述弹簧阻尼直线滑台的吸盘。

7.如权利要求6所述的自适应机场物流系统，其特征在于，所述吸盘为海绵真空吸盘，且所述吸盘连接有负风机。

8.如权利要求6所述的自适应机场物流系统，其特征在于，所述夹持组件包括滑动连接在所述支撑架上的滑板、转动连接在所述滑板上且与所述滑板的滑动方向垂直布置的转杆、用于驱动所述转杆转动的摆动电机以及两个以上沿所述转杆的长度方向依次排列或一个夹爪机构，所述夹爪机构包括一端转动连接在所述滑板上的第一连杆、一端固定连接在所述转杆上的第二连杆、同时与所述第一连杆远离所述滑板的一端和所述第二连杆远离所述转杆的一端转动连接的第三连杆、固定连接或一体连接在所述第三连杆下端且竖直布置的爪杆以及设置在所述爪杆上的柔性护具，所述第一连杆和所述第二连杆平行布置，所述第一连杆和所述滑板之间的连接轴与所述转杆之间的连线与所述第三连杆平行布置，共同构成一个平行四边形连杆机构。

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