CN112731445A - 一种货架识别定位方法、系统、装置及可读存储介质 - Google Patents

一种货架识别定位方法、系统、装置及可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种货架识别定位方法、系统、装置及计算机可读存储介质，应用于AGV，包括：对预设的扫描范围进行激光扫描，获取扫描范围内的障碍物信息；利用障碍物信息与预设的货架特征信息，从障碍物信息中选择满足预设的筛选条件的目标货架，并得到目标货架的当前特征信息；利用目标货架的当前特征信息，对目标货架进行定位，得到目标货架的位置信息；本申请利用激光确定各障碍物的信息，筛选出目标货架，最后根据目标货架的当前特征信息，对目标货架进行定位，得到目标货架的位置信息，仅需在AGV上安装精度一般能够实现激光扫描的设备，成本低，无需对货架进行变动，可以应用到各种货架使用场景，使用范围广，维护便捷。

Description

一种货架识别定位方法、系统、装置及可读存储介质
技术领域
本发明涉及AGV货架自动搬运技术，特别涉及一种货架识别定位方法、系统、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
为了提高仓储系统和工业系统等的自动化水平，降低人力成本的投入，AGV(Automated Guided Vehicle，自动导引运输车)被广泛应用在这些领域。而在这些领域，通常需要搬运货物、工件等，这就需要AGV与货架的配合从而提高搬运效率。
现有的技术方案主要有两类：(一)、背负式AGV，即货架固定在AGV上面，这类AGV加上货架一般外形较大，即使空载时也要背负货架，运行不够灵活，(二)、分离式AGV，即货架和AGV相互独立，这就需要AGV能正确的搬运货架。
为此，主要有两种方法：1、通过机器人自身的定位系统如GPS定位到一个位置顶起货架，这种方法对机器人的定位精度及货架摆放的位置精度要求均很高，造成定位系统成本高，2、通过二维码辅助定位到一个位置顶起货架，这种方法需要铺设二维码，实施起来工作量较大，二期受限于二维码的铺设，机器人的行走路线也不够灵活，后期如需更改路线等，维护也不方便。
为此，需要一种使用范围广，维护便捷，成本低的货架识别定位方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种货架识别定位方法、系统、装置及计算机可读存储介质。其具体方案如下：
一种货架识别定位方法，应用于AGV，包括：
对预设的扫描范围进行激光扫描，获取所述扫描范围内的障碍物信息；
利用所述障碍物信息与预设的货架特征信息，从所述障碍物信息中选择满足预设的筛选条件的目标货架，并得到所述目标货架的当前特征信息；
利用所述目标货架的当前特征信息，对所述目标货架进行定位，得到所述目标货架的位置信息。
可选的，所述对预设的扫描范围进行激光扫描之前，还包括：
利用导航信息，到达目标地点。
可选的，所述得到所述目标货架的位置信息之后，还包括：
利用所述位置信息，搬运所述目标货架。
可选的，所述利用所述障碍物信息与预设的货架特征信息，从所述障碍物信息中选择满足预设的筛选条件的目标货架的过程，包括：
利用预设的货架腿宽，从所述障碍物信息中筛选出类货架物体；
利用预设的货架腿间距，从类货架物体中筛选出货架；
利用所述障碍物信息中距离障碍物的距离信息，从货架中筛选出最近的所述目标货架。
可选的，所述利用所述目标货架的当前特征信息，对所述目标货架进行定位，得到所述目标货架的位置信息的过程，包括：
利用所述目标货架的距离最近的两条货架腿的目标货架腿间距，得到两条货架腿的中垂线；
利用货架的长或宽和所述中垂线，得到所述目标货架的中心点，完成对所述目标货架的定位。
本发明还公开了一种货架识别定位系统，应用于AGV，包括：
激光扫描模块，用于对预设的扫描范围进行激光扫描，获取所述扫描范围内的障碍物信息；
货架筛选模块，用于利用所述障碍物信息与预设的货架特征信息，从所述障碍物信息中选择满足预设的筛选条件的目标货架，并得到所述目标货架的当前特征信息；
货架定位模块，用于利用所述目标货架的当前特征信息，对所述目标货架进行定位，得到所述目标货架的位置信息。
可选的，所述货架筛选模块，包括：
类货架筛选单元，用于利用预设的货架腿宽，从所述障碍物信息中筛选出类货架物体；
货架筛选单元，用于利用预设的货架腿间距，从类货架物体中筛选出货架；
目标货架筛选单元，用于利用所述障碍物信息中距离障碍物的距离信息，从货架中筛选出最近的所述目标货架。
可选的，所述货架定位模块，包括：
中垂线计算单元，用于利用所述目标货架的距离最近的两条货架腿的目标货架腿间距，得到两条货架腿的中垂线；
中心点定位单元，用于利用货架的长或宽和所述中垂线，得到所述目标货架的中心点，完成对所述目标货架的定位。
本发明还公开了一种货架识别定位装置，应用于AGV，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如前述的货架识别定位方法。
本发明还公开了一种计算机可读存储介质，应用于AGV，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述的货架识别定位方法。
本发明中，货架识别定位方法，应用于AGV，包括：对预设的扫描范围进行激光扫描，获取扫描范围内的障碍物信息；利用障碍物信息与预设的货架特征信息，从障碍物信息中选择满足预设的筛选条件的目标货架，并得到目标货架的当前特征信息；利用目标货架的当前特征信息，对目标货架进行定位，得到目标货架的位置信息。
本发明利用激光扫描周边环境，确定各障碍物的信息，再根据预设的货架特征信息从中筛选出货架，再利用预设的筛选条件，从货架中查找到目标货架，最后根据目标货架的当前特征信息，对目标货架进行定位，得到目标货架的位置信息，仅需在AGV上安装精度一般能够实现激光扫描的设备，成本低，无需对货架进行变动，可以应用到各种货架使用场景，使用范围广，维护便捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种货架识别定位方法流程示意图；
图2为本发明实施例公开的另一种货架识别定位方法流程示意图；
图3为本发明实施例公开的一种货架示意图；
图4为本发明实施例公开的另一种货架识别定位方法流程示意图；
图5为本发明实施例公开的另一种货架识别定位方法流程示意图；
图6为本发明实施例公开的货架定位俯视图；
图7为本发明实施例公开的一种货架识别定位系统结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
本发明实施例公开了一种货架识别定位方法，参见图1所示，应用于AGV，该方法包括：
S11：对预设的扫描范围进行激光扫描，获取扫描范围内的障碍物信息。
具体的，AGV抵达目标地点后，可以利用其搭载的雷达激光扫描仪对周围一定范围内的周边环境即预设的扫描范围进行激光扫描，激光扫描时，可以以激光发射位置为原点，激光发射位置的正前方为x轴正方向，x轴向左90度为y轴正方向建立直角坐标系，从而通过激光扫描得到个障碍物的坐标信息即障碍物信息，其中，障碍物信息可以包括AGV距离障碍物的距离信息、障碍物的直径和障碍物之间的距离等信息，例如，可以得到距离前方障碍物的直线距离和前方障碍物的长度或宽度。
S12：利用障碍物信息与预设的货架特征信息，从障碍物信息中选择满足预设的筛选条件的目标货架，并得到目标货架的当前特征信息。
可以理解的是，在实际应用场景中，周边环境中不仅可以包括多个货架，还可能包括多种非货架物体，为此，需要从周边众多的障碍物中确定出货架，才能进一步的进行定位。
具体的，可以利用货架特有的长度或宽度等货架特征信息，从障碍物信息中筛选出满足货架特征信息的多个货架，再根据障碍物信息中记载的各种距离信息或障碍物的特征信息筛选出满足筛选条件的目标货架，例如，筛选条件可以为最近的货架，或指定大小的货架等。
可以理解的是，在未确定目标货架前，目标货架的当前特征信息便已同其它障碍物的特征信息同时获得，所以，在确定出目标货架的同时，便可以从障碍物信息中得到目标货架的当前特征信息。
其中，可以包括多种货架，通过每种货架各自的特征信息可以从障碍物中确定每种货架。
具体的，通过现场识别障碍物信息，并且识别，使得AGV预先不需要得知初始化货架的绝对坐标，并且也不需要保持货架位置不变，即，即使AGV应用到了一个全新场景，但是对应的目标货架和货架特征信息不便，依旧可以适应新的场景，从中找到目标货架，并获取到当前目标货架的当前特征信息。在空间充足的条件下，货架的位置及方向都可以有一定的变化，即，目标货架的具体位置是由AVG现场勘测并获取的，不用预先得知。S13：利用目标货架的当前特征信息，对目标货架进行定位，得到目标货架的位置信息。
具体的，利用目标货架的当前特征信息，对货架进行定位，确定目标货架的中心点即目标货架的位置信息，例如，可以根据两条相邻的货架腿和货架的长度或宽度，进行平移得到货架的中心点坐标，AVG通过获取目标货架的当前特征信息，对目标货架进行定位，获取AVG与目标货架精确的相对位置，从而实现AVG与货架的准确对接。
可见，本发明实施例利用激光扫描周边环境，确定各障碍物的信息，再根据预设的货架特征信息从中筛选出货架，再利用预设的筛选条件，从货架中查找到目标货架，最后根据目标货架的当前特征信息，对目标货架进行定位，得到目标货架的位置信息，仅需在AGV上安装精度一般能够实现激光扫描的设备，成本低，无需对货架进行变动，可以应用到各种货架使用场景，使用范围广，维护便捷。
本发明实施例公开了一种具体的货架识别定位方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。参见图2所示，具体的：
S21：对预设的扫描范围进行激光扫描，获取扫描范围内的障碍物信息。
S22：利用预设的货架腿宽，从障碍物信息中筛选出类货架物体。
具体的，货架特征信息可以包括货架腿宽，利用货架腿自身的宽度作为特征信息，可以快速的将宽度大于或小于腿宽的障碍物迅速剔除，筛选出类货架物体。
可以理解的是，预设的货架腿宽，与实际通过激光扫描测量得到的宽度可能不同，存在一定的误差，因此，可以设置相应的误差范围，避免因误差造成误判，例如，1.5cm范围内的误差均可接受。
S23：利用预设的货架腿间距，从类货架物体中筛选出货架。
具体的，货架特征信息还可以包括货架腿间距，利用货架腿间距可以剔除类货架物体中单个物体类似于货架腿宽度的物体，从而筛选出真正的货架，其中，货架可以为多个。
同理，预设的货架腿间距与实际测量的货架腿间距可能存在误差，因此，通过设置相应的误差范围，避免因误差造成误判。
具体的，货架可以参见图3所示，其中，货架的长为L，宽为W。
S24：利用障碍物信息中距离障碍物的距离信息，从货架中筛选出最近的目标货架。
具体的，筛选条件可以为最近的货架，所以，可以利用障碍物信息中距离障碍物的距离信息，从已经筛选出的多个货架中筛选出最近的货架作为目标货架。
S25：利用目标货架的当前特征信息，对目标货架进行定位，得到目标货架的位置信息。
此外，本发明实施例，还公开了一种货架识别定位方法，参见图4所示，具体的：
S31：对预设的扫描范围进行激光扫描，获取扫描范围内的障碍物信息。
S32：利用障碍物信息与预设的货架特征信息，从障碍物信息中选择满足预设的筛选条件的目标货架，并得到目标货架的当前特征信息。
S33：利用目标货架的距离最近的两条货架腿的目标货架腿间距，得到两条货架腿的中垂线。
具体的，参见图5所示，目标货架的距离最近的两条货架腿(x1，y1)、(x2，y2)，根据这两条货架腿的坐标信息即可计算出通过这两点的直线Line1，直线Line1：y＝k*x+b1，其中k＝(y1-y2)/(x1-x2)，b1＝y1-k*x1，(x1-x2≠0)及中垂线Line2：x＝-k*y+b2，其中b2＝(x1+x2)/2+k*(y1+y2)/2。
S34：利用货架的长或宽和中垂线，得到目标货架的中心点，完成对目标货架的定位。
具体的，参见图5所示，根据货架的长或宽可以计算出与直线Line1平行并经过货架中心的直线Line3：y＝k*x+b3，其中b3＝b1+fabs(b1)/b1*sqrt(1+k*k)*W/2；直线Line2和Line3的交点坐标(x3,y3)即货架中心的位置坐标，其中，x3＝-k*(k*b2+b3)/(1+k*k)+b2，y3＝(k*b2+b3)/(1+k*k)。
可以理解的是，上述目标货架的目标货架腿间距、两条货架腿的中垂线、货架的长或宽、中垂线和目标货架的中心点，均是通过AVG现场测量并且定位分析得到的，因此，对于场景适应力有极大的提升，无所谓目标货架的初始位置，只需要货架的货架特征信息能够被识别便可，AVG便可以现场获取目标货架的当前特征信息，以便确定自身与货架的相对位置，对货架进行搬运。
另外，本发明实施例还公开了一种架识别定位方法，参见图6所示，该方法包括：
S41：利用导航信息，到达目标地点。
具体的，AGV可以利用自身的导航系统根据预设的导航信息或用户通过输入设备实时输入的导航信息，到达目标地点，以便进行扫描，查找目标地点附近的目标货架。
S42：对预设的扫描范围进行激光扫描，获取扫描范围内的障碍物信息。
S43：利用障碍物信息与预设的货架特征信息，从障碍物信息中选择满足预设的筛选条件的目标货架，并得到目标货架的当前特征信息。
S44：利用目标货架的当前特征信息，对目标货架进行定位，得到目标货架的位置信息。
S45：利用位置信息，搬运目标货架。
具体的，AGV可以利用导航系统移动至目标货架的位置信息所对应的地点，从而实现与目标货架的对接，实现搬运目标货架。
相应的，本发明实施例还公开了一种货架识别定位系统，参见图7所示，应用于AGV，包括：
激光扫描模块1，用于对预设的扫描范围进行激光扫描，获取扫描范围内的障碍物信息；
货架筛选模块2，用于利用障碍物信息与预设的货架特征信息，从障碍物信息中选择满足预设的筛选条件的目标货架，并得到目标货架的当前特征信息；
货架定位模块3，用于利用目标货架的当前特征信息，对目标货架进行定位，得到目标货架的位置信息。
可见，本发明实施例利用激光扫描周边环境，确定各障碍物的信息，再根据预设的货架特征信息从中筛选出货架，再利用预设的筛选条件，从货架中查找到目标货架，最后根据目标货架的当前特征信息，对目标货架进行定位，得到目标货架的位置信息，仅需在AGV上安装精度一般能够实现激光扫描的设备，成本低，无需对货架进行变动，可以应用到各种货架使用场景，使用范围广，维护便捷。
具体的，还可以包括导航模块；其中，
导航模块，用于利用导航信息，到达目标地点。
具体的，还可以包括搬运模块；其中，
搬运模块，用于利用位置信息，搬运目标货架。
具体的，上述货架筛选模块2，可以具体包括类货架筛选单元、货架筛选单元和目标货架筛选单元；其中，
类货架筛选单元，用于利用预设的货架腿宽，从障碍物信息中筛选出类货架物体；
货架筛选单元，用于利用预设的货架腿间距，从类货架物体中筛选出货架；
目标货架筛选单元，用于利用障碍物信息中距离障碍物的距离信息，从货架中筛选出最近的目标货架。
具体的，上述货架定位模块3，可以具体包括中垂线计算单元和中心点定位单元；其中，
中垂线计算单元，用于利用目标货架的距离最近的两条货架腿的目标货架腿间距，得到两条货架腿的中垂线；
中心点定位单元，用于利用货架的长或宽和中垂线，得到目标货架的中心点，完成对目标货架的定位。
此外，本发明实施例还公开了一种货架识别定位装置，应用于AGV，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序以实现如前述的货架识别定位方法。
另外，本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，应用于AGV，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述的货架识别定位方法。
最后，还需要说明的是，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过程、方法、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过程、方法、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“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
以上对本发明所提供的技术内容进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种货架识别定位方法，其特征在于，应用于AGV，包括：
对预设的扫描范围进行激光扫描，获取所述扫描范围内的障碍物信息；
利用所述障碍物信息与预设的货架特征信息，从所述障碍物信息中选择满足预设的筛选条件的目标货架，并得到所述目标货架的当前特征信息；
利用所述目标货架的当前特征信息，对所述目标货架进行定位，得到所述目标货架的位置信息。
2.根据权利要求1所述的货架识别定位方法，其特征在于，所述对预设的扫描范围进行激光扫描之前，还包括：
利用导航信息，到达目标地点。
3.根据权利要求2所述的货架识别定位方法，其特征在于，所述得到所述目标货架的位置信息之后，还包括：
利用所述位置信息，搬运所述目标货架。
4.根据权利要求1至3任一项所述的货架识别定位方法，其特征在于，所述利用所述障碍物信息与预设的货架特征信息，从所述障碍物信息中选择满足预设的筛选条件的目标货架的过程，包括：
利用预设的货架腿宽，从所述障碍物信息中筛选出类货架物体；
利用预设的货架腿间距，从类货架物体中筛选出货架；
利用所述障碍物信息中距离障碍物的距离信息，从货架中筛选出最近的所述目标货架。
5.根据权利要求1至3任一项所述的货架识别定位方法，其特征在于，所述利用所述目标货架的当前特征信息，对所述目标货架进行定位，得到所述目标货架的位置信息的过程，包括：
利用所述目标货架的距离最近的两条货架腿的目标货架腿间距，得到两条货架腿的中垂线；
利用货架的长或宽和所述中垂线，得到所述目标货架的中心点，完成对所述目标货架的定位。
6.一种货架识别定位系统，其特征在于，应用于AGV，包括：
激光扫描模块，用于对预设的扫描范围进行激光扫描，获取所述扫描范围内的障碍物信息；
货架筛选模块，用于利用所述障碍物信息与预设的货架特征信息，从所述障碍物信息中选择满足预设的筛选条件的目标货架，并得到所述目标货架的当前特征信息；
货架定位模块，用于利用所述目标货架的当前特征信息，对所述目标货架进行定位，得到所述目标货架的位置信息。
7.根据权利要求6所述的货架识别定位系统，其特征在于，所述货架筛选模块，包括：
类货架筛选单元，用于利用预设的货架腿宽，从所述障碍物信息中筛选出类货架物体；
货架筛选单元，用于利用预设的货架腿间距，从类货架物体中筛选出货架；
目标货架筛选单元，用于利用所述障碍物信息中距离障碍物的距离信息，从货架中筛选出最近的所述目标货架。
8.根据权利要求6所述的货架识别定位系统，其特征在于，所述货架定位模块，包括：
中垂线计算单元，用于利用所述目标货架的距离最近的两条货架腿的目标货架腿间距，得到两条货架腿的中垂线；
中心点定位单元，用于利用货架的长或宽和所述中垂线，得到所述目标货架的中心点，完成对所述目标货架的定位。
9.一种货架识别定位装置，其特征在于，应用于AGV，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1至5任一项所述的货架识别定位方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，应用于AGV，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的货架识别定位方法。
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