CN112873163A - 一种自动化物料搬运机器人系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动化物料搬运机器人系统及其控制方法，包括陀螺仪模块，用于获取搬运机器人初始角度，构建场地直角坐标系，并设定搬运机器人初始位置为坐标原点；二维码扫描模块，用于扫描二维码读取目标物料任务信息，并将目标物料任务信息上传至控制模块；视觉识别模块，用于根据颜色和形状识别目标物料，并将识别后的目标物料信息上传至控制模块；控制模块，用于根据接收的目标物料任务信息和识别后的目标物料信息，向驱动模块发送控制指令，并完成物料抓取作业；驱动模块，用于接收控制模块动作指令，将搬运机器人移动至目标物料处，驱动机械爪和机械臂配合抓取和放置目标物料。
Description
技术领域
本发明属于搬运机器人的技术领域，具体涉及一种自动化物料搬运机器人系统及其控制方法。
背景技术
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。而应用于工厂的无人化工业机器人更是有着极大的需求。我国机器人市场空间巨大，作为制造业的大国，我国机器人的使用密度仅为约21台/万人，远远低于世界平均的55台/万人，因此，随着机器人使用比例的提升，应用范围的扩大，自动化机器人的出现将带动我国机器人使用密度的提升，从而带动机器人需求数量的提升。而现有的自动化机器人在搬运物料时，对物料的识别不准确，且自动化程度较低。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种自动化物料搬运机器人系统及其控制方法，以解决现有的自动化机器人在搬运物料时，对物料的识别不准确，且自动化程度较低的问题。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种自动化物料搬运机器人系统及其控制方法，其包括：
陀螺仪模块，用于获取搬运机器人初始角度，构建场地直角坐标系，并设定搬运机器人初始位置为坐标原点；
二维码扫描模块，用于扫描二维码读取目标物料任务信息，并将目标物料任务信息上传至控制模块；
视觉识别模块，用于根据颜色和形状识别目标物料，并将识别后的目标物料信息上传至控制模块；
控制模块，用于根据接收的目标物料任务信息和识别后的目标物料信息，向驱动模块发送控制指令，并完成物料抓取作业；
驱动模块，用于接收控制模块动作指令，将搬运机器人移动至目标物料处，驱动机械爪和机械臂配合抓取和放置目标物料。
优选地，还包括电源模块，用于为陀螺仪模块、二维码扫描模块、视觉识别模块、控制模块和驱动模块提供电能。
一种自动化物料搬运机器人系统的控制方法，包括：
S1、获取搬运机器人初始角度，构建场地直角坐标系，设定搬运机器人初始位置为坐标原点；
S2、识别目标物料形状信息和颜色信息；
S3、控制机器人移动至二维码扫描区，扫描二维码信息，获取目标物料搬运任务信息；
S4、根据识别的目标物料形状信息和颜色信息，定位目标物料坐标位置；
S5、根据目标物料坐标位置，将机器人移动至目标物料处；
S6、控制机械臂和机械爪配合抓取物料，并判断目标物料是否抓取成功，若没有，则继续执行抓取任务；若抓取成功，则进入S7；
S7、识别目标物料放置区色环；
S8、根据识别目标物料的放置区色环，定位放置区色环坐标位置，并根据目标物料坐标位置与放置区色环坐标位置，计算得到机器人行径路线；
S9、根据机器人行径路线和机器人姿态角度，控制机器人移动至放置区色环处；
S10、控制机械臂和机械爪配合放置目标物料，并判断目标物料是否放置成功，若没有，则继续执行放置任务；若放置成功，则进入S11；
S11、返回至初始位置。
优选地，S1采用MPU9250陀螺仪获取机器人坐标系在地球坐标系中的姿态角，并采用四元数保存机器人的姿态并将四元数转化为欧拉角输入到姿态控制算法中。
优选地，S2采用光学openmv摄像头识别目标物料形状信息和颜色信息，并对识别的目标物料形状信息和颜色信息进行预处理，包括：对采集到的图像信息进行图像灰度化、图像二值化、图像滤波或腐蚀膨胀处理。
优选地，S7中识别目标物料的放置区色环，包括：
S7.1、采集放置区色环原始图像；
S7.2、采用Hough变换检测原始图像形状是否为放置区色环，若判断不是，则返回S7.1继续采集，若是，则进入S7.3；
S7.3、对放置区色环原始图像进行核滤波处理。
优选地，采用三维角度传感器MPU9250芯片实时采集机器人当前在Z轴上的姿态角，并基于动态卡尔曼滤波算法，实时调整机器人姿态。
本发明提供的自动化物料搬运机器人系统及其控制方法，具有以下有益效果：
本发明通过扫描获取物料搬运任务信息，并自动识别目标物料形状信息和颜色信息，并可实现任何路径的自主规划、自主移动、和自主的物料的抓取、搬运和放置，有效地提高了搬运机器人的智能化程度，提高了搬运效率。
附图说明
图1为自动化物料搬运机器人系统及其控制方法的流程图。
图2为自动化物料搬运机器人系统的软件和硬件原理框图。
图3为自动化物料搬运机器人系统的模块原理框图。
图4为分别采用核滤波、中位数滤波、众数和模糊滤波处理后的色环。
图5为机器人物料搬运测试图。
图6为机器人的结构图。
图7为机器人的模块爆炸图。
图8为机器人的爆炸图。
图9为机器人的机械臂的爆炸图。
图10为机器人机械爪的爆炸图。
其中，1、机械臂；2、机械爪；3、底盘；4、上底板；5、板立柱；6、下底板；7、第一电机；8、第一联轴器；9、麦克纳姆轮；10、机械臂板；101、底座；102、第二电机安装座；103、支撑底板；104、支撑板；105、第三电机安装座；106、第二联轴器；107、第一转臂；108、连杆；109、第二转臂；110、第一连接板；111、第二连接板；201、安装板；202、第四电机安装座；203、U型板；204、第三联轴器；205、下夹爪；206、支柱；207、上夹爪；208、挡板。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
根据本申请的一个实施例，参考图3，本方案的自动化物料搬运机器人系统及其控制方法，包括：
陀螺仪模块，用于获取搬运机器人初始角度，构建场地直角坐标系，并设定搬运机器人初始位置为坐标原点。
通过MPU9250陀螺仪来获取机器人车体坐标系在地球坐标系中的姿态角，用四元数保存机器人的姿态并将四元数转化为欧拉角输入到姿态控制算法(PID)中。
机器人的移动部分由陀螺仪来确定机器人的位置，采用编码器确定电机的转数，获取当前电机的转动速度，并由电机的正转与反转、转速来控制机器人的移动方向，当到达物块所在区域时，电机速度变慢，进行抓取动作。抓取完物料后，电机加速，移动到物料放置区，电机减速，放置物料。重复以上动作，直至任务的完成。
二维码扫描模块，用于扫描二维码读取目标物料任务信息，并将目标物料任务信息上传至控制模块。
机器人通过GM65二维码扫描模块扫描二维码对搬运物料的任务进行读取，并将目标物料任务信息上传至控制模块。
视觉识别模块，用于根据颜色和形状识别目标物料，并将识别后的目标物料信息上传至控制模块。
openmv摄像头可对检测到的图像进行图像灰度化、图像二值化、图像滤波、腐蚀膨胀等简化预处理，检测到不同的物块颜色及物料放置区相对应的颜色。
机器人根据openmv摄像头传输来的数据进行下一步的前进、抓取、放置等动作；机器人车轮选用麦克纳姆轮，使得机器人可以360度移动。
控制模块，用于根据接收的目标物料任务信息和识别后的目标物料信息，向驱动模块发送控制指令，并完成物料抓取作业。
参考图2，主控芯片选用了STM32F407ZGT6，保证了主控系统的稳定性，电源采用12V大容量电池供电，通过LM2596转化为5V，AMS1117转化为3.3V。
机器人的定位使用了三维角度传感器MPU9250芯片，内置动态卡尔曼滤波算法，能够在动态环境度。可得到机器人当前在Z轴上的姿态角，从而可以调整机器人姿态，以免偏离指定路线。
驱动模块，用于接收控制模块动作指令，将搬运机器人移动至目标物料处，驱动机械爪和机械臂配合抓取和放置目标物料。
舵机电源采用12V电池供电，电压芯片选用LM2678，使用肖特基二极管进行反相续流，使其最高工作电流可达5A，保证了机器人移动时的稳定性。舵机与单片机之间的控制采用了光耦芯片TLP521-4进行光-电-光转换以实现物理分割，有效的避免了反电势的出现。
电机驱动芯片选用了用L298N芯片，内部包含4通道逻辑驱动电路，两个L298N可驱动四个电机。可实现电机正反转及调速，启动性能好，启动转矩大。双路L298N中有16个二极管1N4007续流二极管，是为了防止电源关闭时自感电压击穿开关元件。电机驱动中同样采用了光耦隔离的方式，使用了HLP2630高速光耦芯片，PWM波可在达10MHZ的时候不失真。
电源模块，用于为陀螺仪模块、二维码扫描模块、视觉识别模块、控制模块和驱动模块提供电能。
本系统物块的检测部分通过openmv摄像头的识别和GM65二维码扫描模块来完成，由二维码扫描模块扫描指定二维码获取待抓取物块的信息。openmv摄像头判断物块的颜色来确定是否需要抓取以及扫描色环颜色来判断是否放置。
机器人的移动部分由陀螺仪来确定机器人的位置，编码器确定电机的转数，从而获取当前电机的转动速度，并由电机的正转与反转、转速来控制机器人的移动方向，当到达物块所在区域时，电机速度变慢，进行抓取动作。抓取完物料后，电机加速，移动到物料放置区，电机减速，放置物料。重复以上动作，直至任务的完成。
根据本申请的一个实施例，参考图1，一种自动化物料搬运机器人系统的控制方法，包括：
S1、获取搬运机器人初始角度，构建场地直角坐标系，设定搬运机器人初始位置为坐标原点，具体包括：
采用MPU9250陀螺仪获取机器人坐标系在地球坐标系中的姿态角，并采用四元数保存机器人的姿态并将四元数转化为欧拉角输入到PID姿态控制算法中。
采用PID控制，进行PID控制器离散分析，即比例-积分-微分控制，比例作用及时迅速，积分作用可以消除稳态误差，微分作用有超前控制功能。
比例(P)控制规律：具有P控制的系统，其稳态误差可通过调整P控制器的增益Kp来控制：Kp越大，稳态误差越小；反之，稳态误差越大。但是Kp越大，其系统的稳定性会降低。
m(t)＝kpe(t)
由上式可知，控制器的输出m(t)与输入误差信号e(t)成比例关系，偏差减小的速度取决于比例系数Kp：
比例控制也叫有差控制，当e(t)不等于0时，比例控制才有作用，当e(t)等于0时，比例控制不再起作用。单纯的P控制无法消除稳态误差，所以必须要引入积分I控制。
当参考输入信号R不为0时，其稳态误差只能趋近于0，不能等于0。因为开环增益Kv不为0。
比例微分(PD)控制规律：可以反应输入信号的变化趋势，可以对信号进行预知，可为系统引进一个有效的早期修正信号，而从提高系统的稳定性。
如果系统中存在较大时滞环节，则输出变化总是落后于当前误差的变化，解决的方法就是使抑制误差的作用变化“超前”，增强系统的稳定性。
积分(I)控制规律：由于采用了积分环节，若当前误差e(t)为0，则其输出信号m(t)有可能是一个不为0的常量。需要注意的是，引入积分环节，可以提高系统性能，使得系统可以跟踪更高阶次的输入信号，以消除稳态误差。
得到模拟PID控制器的表达式
u(t):总控制输出，Kp：比例系数，e(t):偏差量，Ti:积分时间，Td：微分时间，通过调整比例系数、积分时间和微分时间三个参量的相互关系使得机器人控制更加稳定。
S2、识别目标物料形状信息和颜色信息，具体包括：
采用光学openmv摄像头识别目标物料形状信息和颜色信息，并对识别的目标物料形状信息和颜色信息进行预处理，包括：对采集到的图像信息进行图像灰度化、图像二值化、图像滤波或腐蚀膨胀处理。
S3、控制机器人移动至二维码扫描区，扫描二维码信息，获取目标物料搬运任务信息；
S4、根据识别的目标物料形状信息和颜色信息，定位目标物料坐标位置；
S5、根据目标物料坐标位置，将机器人移动至目标物料处；
S6、控制机械臂和机械爪配合抓取物料，并判断目标物料是否抓取成功，若没有，则继续执行抓取任务；若抓取成功，则进入S7；
S7、识别目标物料放置区色环，具体包括：
识别目标物料的放置区色环，包括：
S7.1、采集放置区色环原始图像；
S7.2、采用Hough变换检测原始图像形状是否为放置区色环，若判断不是，则返回S7.1继续采集，若是，则进入S7.3；
S7.3、对放置区色环原始图像进行核滤波处理。
参考图4，为了准确的得到色环的颜色与位置，本方法使用openmv视觉系统来进行处理。openmv配置的OV7725感光元件可处理640×480 16-bit RGB565彩色图像。使用的方法就是将数据以二进制的方式打包然后通过串口逐字节发送，实现机器人与摄像头之间的数据通信。
先对圆环进行Hough变换以检测形状。
再对得到的原始图像进行滤波处理，以有效地去除目标和背景中的噪声的同时能很好地保护图像目标的形状、大小及特定的几何和拓扑结构特征，最大化的保留原始图像中的有效信息。
图4为不同滤波方法对图像进行处理，通过效果对比，本方法选用核滤波进行处理，其效果最好。最终通过openemv处理过的图像，使用内置IDE中的blob(x)和blob(y)两个函数获得靶环的中心坐标，做成数据帧保存并发送给机器人。
S8、根据识别目标物料的放置区色环，定位放置区色环坐标位置，并根据目标物料坐标位置与放置区色环坐标位置，计算得到机器人行径路线；
S9、根据机器人行径路线和机器人姿态角度，控制机器人移动至放置区色环处；
S10、控制机械臂和机械爪配合放置目标物料，并判断目标物料是否放置成功，若没有，则继续执行放置任务；若放置成功，则进入S11；
S11、返回至初始位置。
根据本申请一个实施例，参考图5，采用步骤S1-S11的方法进行机器人测试。
机器人测试环境为浅色地板，在场地内设置了3种颜色不同的物块并放置了一个任务随机改变的平板二维码任务显示器。通过测试结果发现，机器人在较短的时间内，在无人工控制的情况下，较好的完成了视觉识别、二维码扫描、抓取物块、放置物块、自主路径规划等任务。
根据本申请的一个实施例，参考图6-图10，本方案的机器人包括：
底盘3、机械臂1和机械爪2，机械臂1一端活动安装于底盘3上，机械臂1另一端与机械爪2相连。
以下将对上述底盘3、机械臂1和机械爪2进行详细描述。
底盘3：
底盘3包括下底板6，下底板6上设置多根板立柱5，位于板立柱5的上方固定两块上底板4，两块上底板4之间为机械臂板10。
机械臂板10用于承载机械臂1。
两块上底板4与下底板6之间固定容置麦克纳姆轮9，四个麦克纳姆轮9分别安装于下底板6的四个角落，麦克纳姆轮9通过第一联轴器8与第一电机7输出轴相连
第一电机7为GB37-520电机，用于驱动麦克纳姆轮9作业。
机械臂1：
机械臂1包括固定于机械臂板10上的底座101，底座101上设置第二电机安装座102，第二电机安装座102内容置第二电机，第二电机安装座102上设置支撑底板103，支撑底板103下方与第二电机输出轴相连。
支撑底板103两侧分别安装一个第一转臂107，第一转臂107外侧为支撑板104，支撑板104上固定第三电机安装座105，第三电机安装座105内的第三电机通过第二联轴器106与第一转臂107底部活动连接。
第一转臂107与第二转臂109一端活动连接；第二转臂109另一端分别与第一连接板110和第二连接板111的上方连接。
机械臂1还包括连杆108，连杆108一端活动固定于支撑板104上，另一端活动固定于第二转臂109上。
机械臂1的工作原理为：
首先开启第二电机，第二电机旋转运动，带动支撑底板103一起旋转运动，进而带动整个机械臂1的旋转运动，直至达到所需方向，关闭第二电机。
开启第三电机，第三电机旋转作业，带动第一转臂107底部运动，第一转臂107带动第二转臂109运动；且设定第三电机正转时，带动第一转臂107和第二转臂109前伸运动，即用于夹爪作业；第三电机反转时，带动第一转臂107和第二转臂109回伸运动，即用于夹爪抓取完物料后的作业。
机械爪2：
机械爪2包括安装板201、两个上夹爪207和两个下夹爪205。
安装板201顶部与机械臂1上的第一连接板110和第二连接板111固定连接，安装板201下方与U型板203固定连接，U型板203内部嵌入第四电机安装座202，第四电机安装座202内固定安装第四电机，第四电机通过第三联轴器204与一个下夹爪205活动连接。
两个下夹爪205靠近第四电机的一端为齿轮，两个下夹爪205之间的齿轮啮合相连；下夹爪205上通过若干根支柱206与上夹爪207连接；上夹爪207的正上方设置挡板208，挡板208固定于安装座顶部。
上夹爪207和下夹爪205的配合使用可更稳固的抓取物料，增加机械爪2抓取的稳定性。
机械爪2的工作原理为：
第四电机作业，带动联轴器和其中一个下夹爪205运动，一个下夹爪205上的齿轮端带动另一个下夹爪205上的齿轮端啮合运动。
当抓取物料时，第四电机正转，带动一个下夹爪205向内侧运动，由于齿轮的啮合作用，另一个下夹爪205靠拢运动，实现物料的抓取。
当释放物料时，第四电机反转，带动一个下夹爪205向外侧运动，由于齿轮的啮合作用，另一个下夹爪205做远离运动，实现物料的释放。
本发明可用于工厂自动化生产搬运，通过视觉识别、陀螺仪定位、机械臂抓取、二维码发布任务等功能设计了一个面向小型工厂的工业自动化搬运机器人。通过场地测试发现，机器人可以可靠、有效的完成相应的任务，本发明可以避免工厂工人重复大量简单的搬运任务以及提升工厂运作效率，对未来的工业发展有着较高的应用价值。
虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (7)
1.一种自动化物料搬运机器人系统，其特征在于，包括：
陀螺仪模块，用于获取搬运机器人初始角度，构建场地直角坐标系，并设定搬运机器人初始位置为坐标原点；
二维码扫描模块，用于扫描二维码读取目标物料任务信息，并将目标物料任务信息上传至控制模块；
视觉识别模块，用于根据颜色和形状识别目标物料，并将识别后的目标物料信息上传至控制模块；
控制模块，用于根据接收的目标物料任务信息和识别后的目标物料信息，向驱动模块发送控制指令，并完成物料抓取作业；
驱动模块，用于接收控制模块动作指令，将搬运机器人移动至目标物料处，驱动机械爪和机械臂配合抓取和放置目标物料。
2.根据权利要求1所述的自动化物料搬运机器人系统，其特征在于：还包括电源模块，用于为陀螺仪模块、二维码扫描模块、视觉识别模块、控制模块和驱动模块提供电能。
3.一种根据权利要求1-2任一所述的自动化物料搬运机器人系统的控制方法，其特征在于，包括：
S1、获取搬运机器人初始角度，构建场地直角坐标系，设定搬运机器人初始位置为坐标原点；
S2、识别目标物料形状信息和颜色信息；
S3、控制机器人移动至二维码扫描区，扫描二维码信息，获取目标物料搬运任务信息；
S4、根据识别的目标物料形状信息和颜色信息，定位目标物料坐标位置；
S5、根据目标物料坐标位置，将机器人移动至目标物料处；
S6、控制机械臂和机械爪配合抓取物料，并判断目标物料是否抓取成功，若没有，则继续执行抓取任务；若抓取成功，则进入S7；
S7、识别目标物料放置区色环；
S8、根据识别目标物料的放置区色环，定位放置区色环坐标位置，并根据目标物料坐标位置与放置区色环坐标位置，计算得到机器人行径路线；
S9、根据机器人行径路线和机器人姿态角度，控制机器人移动至放置区色环处；
S10、控制机械臂和机械爪配合放置目标物料，并判断目标物料是否放置成功，若没有，则继续执行放置任务；若放置成功，则进入S11；
S11、返回至初始位置。
4.根据权利要求3所述的自动化物料搬运机器人的控制方法，其特征在于，所述S1采用MPU9250陀螺仪获取机器人坐标系在地球坐标系中的姿态角，并采用四元数保存机器人的姿态并将四元数转化为欧拉角输入到姿态控制算法中。
5.根据权利要求3所述的自动化物料搬运机器人的控制方法，其特征在于，所述S2采用光学openmv摄像头识别目标物料形状信息和颜色信息，并对识别的目标物料形状信息和颜色信息进行预处理，包括：对采集到的图像信息进行图像灰度化、图像二值化、图像滤波或腐蚀膨胀处理。
6.根据权利要求3所述的自动化物料搬运机器人的控制方法，其特征在于，所述S7中识别目标物料的放置区色环，包括：
S7.1、采集放置区色环原始图像；
S7.2、采用Hough变换检测原始图像形状是否为放置区色环，若判断不是，则返回S7.1继续采集，若是，则进入S7.3；
S7.3、对放置区色环原始图像进行核滤波处理。
7.根据权利要求3所述的自动化物料搬运机器人的控制方法，其特征在于，采用三维角度传感器MPU9250芯片实时采集机器人当前在Z轴上的姿态角，并基于动态卡尔曼滤波算法，实时调整机器人姿态。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113511455A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-10-19 | 李冬菊 | 一种仓储货物自动化搬运装置 |
| CN113777336A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-12-10 | 广州赛特智能科技有限公司 | 一种生物标本的自动化检测系统及方法 |
| CN113989248A (zh) * | 2021-11-01 | 2022-01-28 | 江苏昱博自动化设备有限公司 | 一种流水生产线用产品自动搬运系统及其搬运方法 |
| CN116834001A (zh) * | 2023-06-12 | 2023-10-03 | 广州元丰自动化设备有限公司 | 一种机器人控制系统及控制方法 |
| CN117115783A (zh) * | 2023-09-06 | 2023-11-24 | 江苏泰坦智慧科技有限公司 | 基于机器视觉的流水线工作行为识别方法 |
| CN117532603A (zh) * | 2023-11-02 | 2024-02-09 | 广州里工实业有限公司 | 一种移动机器人上下料快速定位方法、系统及装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106249745A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-12-21 | 苏州大学 | 四轴无人机的控制方法 |
| CN108557450A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-09-21 | 联动优势电子商务有限公司 | 一种物流仓储机器人 |
| CN110919647A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-03-27 | 天津中德应用技术大学 | 一种教学竞赛用智能物流搬运机器人的控制系统 |
| CN211029972U (zh) * | 2019-10-31 | 2020-07-17 | 上海理工大学 | 智能物流机器人 |
| CN211193863U (zh) * | 2019-06-26 | 2020-08-07 | 东北大学秦皇岛分校 | 一种智能识别搬运机器人 |
| CN211417439U (zh) * | 2019-11-14 | 2020-09-04 | 西北农林科技大学 | 一种物料搬运机器人 |
-
2021
- 2021-01-14 CN CN202110048875.9A patent/CN112873163A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106249745A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-12-21 | 苏州大学 | 四轴无人机的控制方法 |
| CN108557450A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-09-21 | 联动优势电子商务有限公司 | 一种物流仓储机器人 |
| CN211193863U (zh) * | 2019-06-26 | 2020-08-07 | 东北大学秦皇岛分校 | 一种智能识别搬运机器人 |
| CN211029972U (zh) * | 2019-10-31 | 2020-07-17 | 上海理工大学 | 智能物流机器人 |
| CN110919647A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-03-27 | 天津中德应用技术大学 | 一种教学竞赛用智能物流搬运机器人的控制系统 |
| CN211417439U (zh) * | 2019-11-14 | 2020-09-04 | 西北农林科技大学 | 一种物料搬运机器人 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113511455A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-10-19 | 李冬菊 | 一种仓储货物自动化搬运装置 |
| CN113777336A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-12-10 | 广州赛特智能科技有限公司 | 一种生物标本的自动化检测系统及方法 |
| CN113777336B (zh) * | 2021-09-08 | 2023-08-04 | 广州赛特智能科技有限公司 | 一种生物标本的自动化检测系统及方法 |
| CN113989248A (zh) * | 2021-11-01 | 2022-01-28 | 江苏昱博自动化设备有限公司 | 一种流水生产线用产品自动搬运系统及其搬运方法 |
| CN116834001A (zh) * | 2023-06-12 | 2023-10-03 | 广州元丰自动化设备有限公司 | 一种机器人控制系统及控制方法 |
| CN117115783A (zh) * | 2023-09-06 | 2023-11-24 | 江苏泰坦智慧科技有限公司 | 基于机器视觉的流水线工作行为识别方法 |
| CN117115783B (zh) * | 2023-09-06 | 2024-03-26 | 江苏泰坦智慧科技有限公司 | 基于机器视觉的流水线工作行为识别方法 |
| CN117532603A (zh) * | 2023-11-02 | 2024-02-09 | 广州里工实业有限公司 | 一种移动机器人上下料快速定位方法、系统及装置 |
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