CN112793979A - 一种仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及仓储物流智能分拣技术领域，为一种仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统及方法，包括遍布多个LoRa网关的智能仓库，所述智能仓库包含呈一字型依次布置的待命区、货物存放区及出货区。物流机器人沿着轨道单向行驶道循环作业，运行轨迹覆盖待命区、货物存放区及出货区。根据LoRa网关的指令，从待命区出发到达货架然后自动取货，取货完成后再进入到出货区出货，出货后通过纵向通道回到待命区。该吸头非常简洁高效，各个物流机器人都有着自己的作业轨道圈，互补干涉，且都是单向、单列通道，控制方便，容错率高，尤其适合应用于大型物流仓库。

Description

一种仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统及方法

技术领域

本发明涉及仓储物流智能分拣技术领域，具体涉及一种仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统及方法。

背景技术

目前，随着我国的电商行业的快速发展，电子商务的配套行业--仓储业市场需求量和供给量都在快速增长。电商的快速发展为仓储业带来机遇的同时，也给现有的仓储系统提出了一些难题，比如商品种类的多样化、需求的个性化、分拣时效的快速化等。传统的手工分拣方式采用“人到货”的方式，即分拣员根据订单信息步行至货架手工挑选货物，这种方式作业流程复杂，且对人工的熟练度要求很高，已经不适宜现代仓储的要求。

随着物联网技术，机器人技术，计算机技术的发展，将多机器人控制系统应用到自动化仓库系统的分拣环节中，已经成为物流分拣的发展趋势。传统的商品分拣模式是由分拣人员遍历相应货架完成订单打包工作。在自动化仓库系统中，商品货架的布局采用动态分布的方式，并且由机器人将相应的货架搬运到分拣处，从而完成商品订单的打包工作。仓库模型的设计以及在此仓库环境下的路径规划问题是自动化仓库系统设计的重要部分。如申请号为CN201910744423.7，名称为一种机器人集群的控制及避障方法。根据CVT算法的划分原理，通过降低全局地图上障碍物位置对应密度值的大小，确保Voronoi单元质心不会被划分在障碍物区域，确保机器人的期望路径避开障碍物区域，完成多机器人系统的避障。该方案成本高，系统复杂，容错率低，一旦系统单个点出错就会导致整个系统瘫痪，不利于持续作业。

因此，设计合理的仓库模型以及合适的路径规划算法对于提高商品分拣的效率具有重要的作用。

发明内容

本发明提供了一种仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统及方法，解决了以上所述的仓储物流效率低下的技术问题。

本发明为解决上述技术问题提供了一种仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统，包括遍布多个LoRa网关的智能仓库，所述智能仓库包含呈一字型依次布置的待命区、货物存放区及出货区；

所述待命区包括多列纵向分布的用于存放物流机器人的堆栈，每列堆栈的出栈节点及进栈节点分别横向连接对应形成一字型出栈区及一字型进栈区；

所述货物存放区包括多列纵向分布的货架，相邻两个货架之间设有两条单向通道；

所述出货区包括横向分布的一列横向取货区，所述横向取货区包括多个人工取货节点，各所述单向通道的入口分别与所述一字型出栈区就近连接，各所述单向通道的出口分别与所述横向取货区就近连接，横向取货区的唯一出口通过纵向旁路与所述一字型进栈区连接；

物流机器人根据LoRa网关的指令从堆栈的出栈节点出去，并依次经过一字型出栈区及对应的单向通道到指定货架取货，然后从单向通道的出口出去，进入到横向取货区对应的人工取货点取货，取货完成后排队依次经由纵向旁路、一字型进栈区进入，经过对应进栈节点到达对应的堆栈待命。

可选的，各所述堆栈及单向通道内的物流机器人按照先进先出的准则排队待命。

可选的，所述一字型出栈区包括多个出口及入口，各一字型出栈区的出口分别一一对应单向通道的入口，各一字型出栈区的进口分别一一对应堆栈的出口。

可选的，所述横向取货区包括多个入口及唯一出口，各横向取货区的入口分别一一对应单向通道的出口，各横向取货区的唯一出口与纵向旁路连接。

可选的，各所述LoRa网关部署在设定位置，并存储该设定位置的经纬度信息，通过每个LoRa网关对应的位置传感器获取其所在的经纬度信息，各所述物流机器人上均设有LoRa终端，各LoRa终端通过LoRa网关进行实时定位通信。

可选的，所述纵向旁路的旁侧设有充电桩，物流机器人自我检测电量过低时提前进入到充电桩进行充电。

可选的，所述堆栈、一字型出栈区、一字型进栈区、单向通道、横向取货区以及纵向旁路均设有轨道，物流机器人沿着所述轨道进行移动充电。

本发明还提供了一种用于仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统的方法，包括：

物流机器人根据LoRa网关的指令从堆栈的出栈节点出去，并依次经过一字型出栈区及对应的单向通道到指定货架取货，然后从单向通道的出口出去，进入到横向取货区对应的人工取货点取货，取货完成后排队依次经由纵向旁路、一字型进栈区进入，经过对应进栈节点到达对应的堆栈待命；

其中，待命区包括多列纵向分布的用于存放物流机器人的堆栈，每列堆栈的出栈节点及进栈节点分别横向连接对应形成一字型出栈区及一字型进栈区；

货物存放区包括多列纵向分布的货架，相邻两个货架之间设有两条单向通道；

出货区包括横向分布的一列横向取货区，所述横向取货区包括多个人工取货节点，各所述单向通道的入口分别与所述一字型出栈区就近连接，各所述单向通道的出口分别与所述横向取货区就近连接，横向取货区的唯一出口通过纵向旁路与所述一字型进栈区连接。

可选的，所述物流机器人内设有超级电容和蓄电池；

当物流机器人尚未行驶至充电站且超级电容的电量低于切换阈值时，则切换至蓄电池供电模式，并继续行驶；

当蓄电池的电量低于设定值时，则控制物流机器人行驶至充电桩或更换蓄电池，然后继续行驶；

当物流机器人行驶至充电站时且超级电容的电量低于充电阈值时，则停车并给所述超级电容充电，所述充电阈值大于所述切换阈值，并继续行驶。

可选的，当物流机器人处于启动状态时及启动后速度稳定时，优先使用超级电容为车辆提供动力；当电能监控装置监控到超级电容电量低于预设阈值时，动力控制装置关闭超级电容供电，切换至蓄电池模式；

其中，充电方式为回充电站充电或电力机车牵引供电，具体地，通过牵引列车供电充电时，物流机器人不停车；

其中，根据监控系统输出的信号，可以选择采用的动力源是由储能装置提供，还是由电力机车牵引的供电方式，或电力机车直接提供牵引力，当启用电力机车牵引的供电模式时，由电力机车通过列车供电网络为物流机器人充电，充电的顺序为先超级电容，后蓄电池方式，物流机器人超级电容充电完成后，自动转入蓄电池充电，且超级电容的充电方式是采用限流充电方式。

有益效果：本发明提供了一种仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统及方法，包括遍布多个LoRa网关的智能仓库，所述智能仓库包含呈一字型依次布置的待命区、货物存放区及出货区。物流机器人沿着轨道单向行驶道循环作业，运行轨迹覆盖待命区、货物存放区及出货区。根据LoRa网关的指令，从待命区出发到达货架然后自动取货，取货完成后再进入到出货区出货，出货后通过纵向通道回到待命区。该系统非常简洁高效，各个物流机器人都有着自己的作业轨道圈，互补干涉，且都是单向、单列通道，控制方便，容错率高，尤其适合应用于大型物流仓库。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统的功能原理图。

附图标记说明：物流机器人1，货架2，待命区3，出货区4，单向通道5。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明提供了一种仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统，包括遍布多个LoRa网关的智能仓库，所述智能仓库包含呈一字型依次布置的待命区3、货物存放区及出货区4。可以预先部署好LoRa网络，因此，LoRa网络中的物流机器人1身上的LoRa终端可以检测到LoRa网络中的LoRa网关，其检测原理类似于手机检测到附近的基站。LoRa网关包括其独有的LoRa网关标识，LoRa终端不仅可以检测到LoRa网关，还可以获取LoRa网关对应的LoRa网关标识以及LoRa网关的信号强度，在LoRa网络中，可以获取到每个LoRa网关的位置信息，因此，只要知道LoRa网关标识，就可以查询到对应LoRa网关的位置信息。

所述待命区3包括多列纵向分布的用于存放物流机器人1的堆栈，每列堆栈的出栈节点及进栈节点分别横向连接对应形成一字型出栈区及一字型进栈区；

所述货物存放区包括多列纵向分布的货架2，相邻两个货架2之间设有两条单向通道5；

所述出货区4包括横向分布的一列横向取货区，所述横向取货区包括多个人工取货节点，各所述单向通道5的入口分别与所述一字型出栈区就近连接，各所述单向通道5的出口分别与所述横向取货区就近连接，横向取货区的唯一出口通过纵向旁路与所述一字型进栈区连接。因此，横向取货区为一条单行道，所有物流机器人1都在该横向取货区列队待命，依次排队等候出去，然后通过纵向旁路到达一字型进栈区。而一字型进栈区也是同样的一条单行道，工作原理一样。这样可以大大简化系统复杂程度，所以物流小车管理方便，有序进行，不会杂乱无章。

物流机器人1根据LoRa网关的指令从堆栈的出栈节点出去，并依次经过一字型出栈区及对应的单向通道5到指定货架2取货，然后从单向通道5的出口出去，进入到横向取货区对应的人工取货点取货，取货完成后排队依次经由纵向旁路、一字型进栈区进入，经过对应进栈节点到达对应的堆栈待命。通过接收LoRa网关发送的LoRa终端上传的定位数据包，得到所述LoRa网关标识以及对应的信号强度，根据所述LoRa网关标识以及LoRa网络部署信息，得到对应LoRa网关的位置信息；根据各个LoRa网关的所述位置信息以及所述信号强度，对LoRa终端进行定位。LoRa终端检测到三个以上的LoRa网关，就可以实现对LoRa终端的定位，从而利用LoRa数据传输以及LoRa传输功耗低的特点，实现降低定位的成本以及提高定位的续航能力。

货物存放区用于存储货物和投放货物给物流机器人1，货物存放区包括多个并行排列的储货柜，每个储货柜的一侧均设有物流机器人1通道，物流机器人1接到指令，从待命区3出发，经过物流机器人1通道到达指令指定的储货柜对应的货物取放点处，从储货柜上对应的货物存放点取出货物，或者将物流机器人1上的货物存放至该货物存放点后，再继续沿着该物流机器人1通道前行，待离开货物存放区后根据设定路径进入到出货区4等待出货，当出货完毕后，该物流机器人1沿着回程路劲自动回到待命区3进行下一个轮回。

机器人通道用于引导物流机器人1的运动，出货区4用于物流机器人1卸载货物；物流机器人1通过机器人通道前往货物存放区搬运货物，到达货物存放区装载货物后通过机器人通道前往出货区4卸载货物，然后再返回进入下一轮搬运作业；

前面有障碍物就等待，因为路径都是固定的，有障碍说明前面的障碍物就是其他的物流机器人1在前方排队了。

可选的方案，各所述堆栈及单向通道5内的物流机器人1按照先进先出的准则排队待命。每个堆栈及单向通道5都是一次只能通过一个物流机器人1，呈一字型分布。由此可知，每个物流机器人1都有属于自己的一个循环工作圈，不会串圈，各个圈之间大部分区域是独立的，在用到公共通道时才会需要等待排序，比如所有的物流机器人1都会纵向旁路和横向取货区，当进入到公共通道时会自动排队，物流机器人1根据自身的传感器比如超声波测距传感器等来判定前方是否有物流机器人1，以保持一定的安全距离依次前进排队进出。

可选的方案，所述一字型出栈区包括多个出口及入口，各一字型出栈区的出口分别一一对应单向通道5的入口，各一字型出栈区的进口分别一一对应堆栈的出口。物流机器人1从堆栈出口纵向出来直接进入到一字型出站区，然后沿着一字型出站区行进，直到对应的单向通道5的入口出驶出，并从该入口进入到对应的单向通道5，沿着单向通道5继续前进到货架2处进行取货或者放货。每个物流机器人1都有自己的使命，不会走错通道，更不会抢道，井然有序。

可选的方案，所述横向取货区包括多个入口及唯一出口，各横向取货区的入口分别一一对应单向通道5的出口，各横向取货区的唯一出口与纵向旁路连接。当物流机器人1在单向通道5对应的货架2上取出货物后，沿着单向通道5继续前进并进入到横向取货区。每个单向通道5都是纵向平行并列，彼此不会干涉。进入到横向取货区后，在相应的取货点处出货即可。然后继续沿着横向取货区横向移动，排队进入到纵向旁路。

可选的方案，各所述LoRa网关部署在设定位置，并存储该设定位置的经纬度信息，通过每个LoRa网关对应的位置传感器获取其所在的经纬度信息，各所述物流机器人1上均设有LoRa终端，各LoRa终端通过LoRa网关进行实时定位通信。

物联网领域无线通信方式众多，而Lora局域网(LongRange Radio，远距离无线电)因为其低功耗、远距离、抗干扰能力强的特点蓬勃发展。LORA通信中广泛采用的LoraWan协议，是面向运营商进行的设计，系统沉重无比，因为绝大多数人都用不到漫游和计费，只是作为无线数据的上传和下载使用。对于轻量型的应用，如传感器等数据的定时采集上报，这是LoRa局域网就是很好的契合度。

所有的LoRa网关与LoRa终端构成一个定位系统，该系统包括：

数据获取模块，用于接收LoRa网关发送的LoRa终端上传的定位数据包，其中，所述定位数据包中包括LoRa终端检测到的三个以上的LoRa网关标识以及各个LoRa网关的信号强度；

位置信息获取模块，用于解析所述定位数据包，得到所述LoRa网关标识以及对应的所述信号强度，根据所述LoRa网关标识以及LoRa网络部署信息，得到对应LoRa网关的位置信息。述LoRa网络部署信息，获取所述LoRa网关标识对应LoRa网关的经纬度信息；或，根据所述LoRa网关标识以及所述LoRa网络部署信息，获取所述位置传感器上传的LoRa网关标识对应的LoRa网关的经纬度信息；将所述经纬度信息作为LoRa网关的位置信息。

定位模块，用于根据各个LoRa网关的所述位置信息以及所述信号强度，对LoRa终端进行定位；

后台控制中心，各LoRa网关实时与后台控制中心通信，工作人员可以实时可视化监察智能仓库内的各个物流机器人1的运行状态及实时位置，便于管理维修。

本实施例中，通过数据获取模块接收LoRa网关发送的LoRa终端上传的定位数据包，位置信息获取模块得到所述LoRa网关标识以及对应的信号强度，根据所述LoRa网关标识以及LoRa网络部署信息，得到对应LoRa网关的位置信息；定位模块根据各个LoRa网关的所述位置信息以及所述信号强度，对LoRa终端进行定位。LoRa终端检测到三个以上的LoRa网关，就可以实现对LoRa终端的定位，从而利用LoRa数据传输以及LoRa传输功耗低的特点，实现降低定位的成本以及提高定位的续航能力。

可选的方案，所述纵向旁路的旁侧设有充电桩，物流机器人1自我检测电量过低时提前进入到充电桩进行充电。当物流机器人1的电量达到下限值时，并自动在本轮任务周期到达纵向旁路处时，自动进入到充电桩进行充电，充电完成后再进入到纵向旁路重新执行任务。充电可以采用无线感应充电的方式。

可选的方案，所述堆栈、一字型出栈区、一字型进栈区、单向通道5、横向取货区以及纵向旁路均设有无线轨道，物流机器人1沿着所述无线轨道进行移动充电。物流机器人1上设有无线充电电池，充电原理可以使用电磁感应原理进行充电，属于现有技术。这样便可以保证物流机器人1不间断连续作业，提高了作业效率。

可选的方案，货柜由m排n列共m×n个智能货架2组成，每个货架2间留有间隙用于设置单向通道5。每个间隙设有两个单向通道5，便于两个物流机器人1分别对货架2进行取货作业。

可选的方案，蓄电池是一种持续放电的储能装置，可以长时间提供动力；蓄电池的能量密度大，但功率密度低，循环寿命短，充放电效率低，污染环境，不适合高倍率快速充电。超级电容作为一种储能装置，放电功率大，所储的电能可以在极短的时间内放出来，具有很高的功率密度，但低的能量密度，不适用于长时间的大规模储能；其循环寿命长，充放电效率高，环境友好，特别适用于高倍率充放电的场合。超级电容和蓄电池在特性上具有很强的互补性，可以将超级电容的大功率输出和能接受大电流充放电等优点与蓄电池的高能量相结合。通过采用超级电容与蓄电池组成混合电源的储能系统，该系统将会兼具两者的优点。

通过采用蓄电池+超级电容组合的储能装置为物流机器人1提供动力。在物流机器人1开启之前，将超级电容和蓄电池都充满电，开动时，先开启超级电容供电模式，当行驶一段时间后，通过实时监测超级电容的电量，当电量低于预设阈值时，若物流机器人1也同时行驶至充电站，则停车并给超级电容充电；若物流机器人1在路上，尚未行驶至充电站，则切换至蓄电池供电模式，直到到达下一个充电站，然后停车给超级电容充电。当蓄电池的电量低于设定值时，说明超级电容的电量已经先用完了，则控制物流机器人1行驶至充电桩或更换蓄电池。蓄电池维护站和充电站可以设在一起，方便更换和充电。因此，物流机器人1可以在不需要架设电力线来驱动行驶，通过充电站、超级电容和蓄电池便可实现物流机器人1从起点行驶到终点的目的。采用超级电容和蓄电池的配合供电方式，更加节能和高效，最大程度保证物流机器人1的正常使用，防止中途没电而无法自行到达充电桩进行充电。

本发明还提供了一种用于仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统的方法，包括：

物流机器人根据LoRa网关的指令从堆栈的出栈节点出去，并依次经过一字型出栈区及对应的单向通道到指定货架取货，然后从单向通道的出口出去，进入到横向取货区对应的人工取货点取货，取货完成后排队依次经由纵向旁路、一字型进栈区进入，经过对应进栈节点到达对应的堆栈待命；

其中，待命区包括多列纵向分布的用于存放物流机器人的堆栈，每列堆栈的出栈节点及进栈节点分别横向连接对应形成一字型出栈区及一字型进栈区；

货物存放区包括多列纵向分布的货架，相邻两个货架之间设有两条单向通道；

出货区包括横向分布的一列横向取货区，所述横向取货区包括多个人工取货节点，各所述单向通道的入口分别与所述一字型出栈区就近连接，各所述单向通道的出口分别与所述横向取货区就近连接，横向取货区的唯一出口通过纵向旁路与所述一字型进栈区连接。

其中，用于仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统具体的工作原理及结构组成与前述一致，在此不再赘述。

可选的方案，物流机器人1的储能装置采用蓄电池+超级电容组合的方式提供动力，物流机器人1两个端部车体的下部分别安装一组或多组超级电容和蓄电池。当车辆处于启动状态时，需要短时间内提供较大动能，而车辆运行速度较低，利用超级电容放电功率大的特性，优先使用超级电容为车辆提供动力。

当车辆启动后速度趋于稳定时，车辆运行速度较快，利用超级电容快充快放、循环寿命长的特性，配合充电站的设置，优先使用超级电容为车辆提供动力；当电能监控装置监控到超级电容电量低于预设阈值时，动力控制装置关闭超级电容供电，切换至蓄电池模式，蓄电池容量应足够使用单程以上距离，并实时监控其电量状态。

可选的方案，当物流机器人1处于启动状态时及启动后速度稳定时，优先使用超级电容为车辆提供动力；当电能监控装置监控到超级电容电量低于预设阈值时，动力控制装置关闭超级电容供电，切换至蓄电池模式；

其中，充电方式为回充电站充电或电力机车牵引供电，具体地，通过牵引列车供电充电时，物流机器人1不停车；

其中，根据监控系统输出的信号，可以选择采用的动力源是由储能装置提供，还是由电力机车牵引的供电方式，或电力机车直接提供牵引力，当启用电力机车牵引的供电模式时，由电力机车通过列车供电网络为物流机器人1充电，充电的顺序为先超级电容，后蓄电池方式，物流机器人1超级电容充电完成后，自动转入蓄电池充电，且超级电容的充电方式是采用限流充电方式。

具体地，当开启电力牵引机车供电模式时，关闭超级电容及蓄电池的电能输出，同时通过轨道电力系统给所述超级电容或所述蓄电池充电。由此可知，该模式适用于跨港区长距离、铁路装卸区至货物发送区距离较远的电力牵引机车列车运输模式。采用储能装置+电力机车牵引组合的方式提供动力，即储能装置+轨道电力系统的组合方式，当物流机器人1动力监测系统监控到有电力机车牵引物流机器人1并为其提供动力时，动力监控系统传输信号给动力控制装置，动力控制装置关闭储能装置输出，启用电力机车牵引的供电模式。由电力机车通过列车供电网络为物流机器人1充电。充电的顺序为先超级电容，后蓄电池方式，物流机器人1超级电容充电完成后，自动转入蓄电池充电。在这种模式下，超级电容的充电方式是采用限流充电方式。由于电力牵引机车在牵引列车的同时，需要给全列车的物流机器人1动力储能装置供电，负载能力有限，不能满足全列车超级电容同时大电流充电，因此超级电容的充电电流是采用限流充电，充电时间将延长。

可选的方案，物流机器人1包括充电输入切换模块、动力输出切换模块、定位模块、监控模块、超级电容模块及蓄电池模块；

所述定位模块用于监测物流机器人1的位置，并将所述位置的信息传递给所述监控模块；

所述监控模块用于监控所述超级电容模块及所述蓄电池模块的工作状态，并将所述超级电容模块及所述蓄电池模块的工作状态的信息传递给所述充电输入切换模块及所述动力输出切换模块，并控制物流机器人1的行驶；

所述充电输入切换模块用于根据所述监控模块的信息选择给所述超级电容模块或所述蓄电池模块充电；

所述动力输出切换模块用于根据所述监控模块的信息选择所述超级电容模块或所述蓄电池模块给物流机器人1供电。

物流机器人1动力补充方式可以采用车体更换蓄电池、回充电站充电、电力机车牵引供电等方式，根据物流机器人1动力监控装置提供的监控数据可以选择不同的储能装置充电方式。

方式一，作业区走行线的超级电容充电站：充电能源来自导电轨(第三轨)或感应充电装置，该方式能满足储能装置中的超级电容短时间大电流定点充电或边走边充充电模式；

方式二，物流机器人1等待区充电站：充电能源来自导电轨(第三轨)或感应充电装置，该方式能满足储能装置中的超级电容和蓄电池在等待区内小范围移动的相对固定充电模式；

方式三，物流机器人1蓄电池维护站：将电量低于设定阈值的蓄电池拆下，更换充满电的蓄电池，换下的蓄电池在充电桩后备用，等待下一车辆使用，该方式能满足储能装置中的蓄电池定点充电模式；

方式四，牵引列车供电充电：充电能源来自电力机车的列车供电网络，该方式能满足储能装置中的超级电容和蓄电池边走边充充电模式。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统，其特征在于，包括遍布多个LoRa网关的智能仓库，所述智能仓库包含呈一字型依次布置的待命区、货物存放区及出货区；

所述待命区包括多列纵向分布的用于存放物流机器人的堆栈，每列堆栈的出栈节点及进栈节点分别横向连接对应形成一字型出栈区及一字型进栈区；

所述货物存放区包括多列纵向分布的货架，相邻两个货架之间设有两条单向通道；

所述出货区包括横向分布的一列横向取货区，所述横向取货区包括多个人工取货节点，各所述单向通道的入口分别与所述一字型出栈区就近连接，各所述单向通道的出口分别与所述横向取货区就近连接，横向取货区的唯一出口通过纵向旁路与所述一字型进栈区连接；

物流机器人根据LoRa网关的指令从堆栈的出栈节点出去，并依次经过一字型出栈区及对应的单向通道到指定货架取货，然后从单向通道的出口出去，进入到横向取货区对应的人工取货点取货，取货完成后排队依次经由纵向旁路、一字型进栈区进入，经过对应进栈节点到达对应的堆栈待命。

2.根据权利要求1所述的仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统，其特征在于，各所述堆栈及单向通道内的物流机器人按照先进先出的准则排队待命。

3.根据权利要求1所述的仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统，其特征在于，所述一字型出栈区包括多个出口及入口，各一字型出栈区的出口分别一一对应单向通道的入口，各一字型出栈区的进口分别一一对应堆栈的出口。

4.根据权利要求3所述的仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统，其特征在于，所述横向取货区包括多个入口及唯一出口，各横向取货区的入口分别一一对应单向通道的出口，各横向取货区的唯一出口与纵向旁路连接。

5.根据权利要求1所述的仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统，其特征在于，各所述LoRa网关部署在设定位置，并存储该设定位置的经纬度信息，通过每个LoRa网关对应的位置传感器获取其所在的经纬度信息，各所述物流机器人上均设有LoRa终端，各LoRa终端通过LoRa网关进行实时定位通信。

6.根据权利要求1所述的仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统，其特征在于，所述纵向旁路的旁侧设有充电桩，物流机器人自我检测电量过低时提前进入到充电桩进行充电。

7.根据权利要求1所述的仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统，其特征在于，所述堆栈、一字型出栈区、一字型进栈区、单向通道、横向取货区以及纵向旁路均设有轨道，物流机器人沿着所述轨道进行移动充电。

8.一种用于如权利要求1至7任一项所述的仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统的方法，其特征在于，包括：

物流机器人根据LoRa网关的指令从堆栈的出栈节点出去，并依次经过一字型出栈区及对应的单向通道到指定货架取货，然后从单向通道的出口出去，进入到横向取货区对应的人工取货点取货，取货完成后排队依次经由纵向旁路、一字型进栈区进入，经过对应进栈节点到达对应的堆栈待命；

其中，待命区包括多列纵向分布的用于存放物流机器人的堆栈，每列堆栈的出栈节点及进栈节点分别横向连接对应形成一字型出栈区及一字型进栈区；

货物存放区包括多列纵向分布的货架，相邻两个货架之间设有两条单向通道；

出货区包括横向分布的一列横向取货区，所述横向取货区包括多个人工取货节点，各所述单向通道的入口分别与所述一字型出栈区就近连接，各所述单向通道的出口分别与所述横向取货区就近连接，横向取货区的唯一出口通过纵向旁路与所述一字型进栈区连接。

9.根据权利要求8所述的仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统，其特征在于，所述物流机器人内设有超级电容和蓄电池；

当物流机器人尚未行驶至充电站且超级电容的电量低于切换阈值时，则切换至蓄电池供电模式，并继续行驶；

当蓄电池的电量低于设定值时，则控制物流机器人行驶至充电桩或更换蓄电池，然后继续行驶；

当物流机器人行驶至充电站时且超级电容的电量低于充电阈值时，则停车并给所述超级电容充电，所述充电阈值大于所述切换阈值，并继续行驶。

10.根据权利要求10所述的仓储物流机器人集群避障及协同路径规划系统，其特征在于，当物流机器人处于启动状态时及启动后速度稳定时，优先使用超级电容为车辆提供动力；当电能监控装置监控到超级电容电量低于预设阈值时，动力控制装置关闭超级电容供电，切换至蓄电池模式；

其中，充电方式为回充电站充电或电力机车牵引供电，具体地，通过牵引列车供电充电时，物流机器人不停车；

其中，根据监控系统输出的信号，可以选择采用的动力源是由储能装置提供，还是由电力机车牵引的供电方式，或电力机车直接提供牵引力，当启用电力机车牵引的供电模式时，由电力机车通过列车供电网络为物流机器人充电，充电的顺序为先超级电容，后蓄电池方式，物流机器人超级电容充电完成后，自动转入蓄电池充电，且超级电容的充电方式是采用限流充电方式。

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