CN113213339B - 无人驾驶智能塔吊的物料堆叠自主生成方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了无人驾驶智能塔吊的物料堆叠自主生成方法和系统，首先获取待存储物料的种类及其数量，然后按照所述待存储物料的单件重量和形状尺寸对所述待存储物料进行分类，得到多个重量和体积等级不同的堆叠类，然后从每种待存储物料的平稳放置姿态中确定出重心最低的姿态作为该种物料的堆叠姿态，然后按照所有所述堆叠类的重量等级从高到低以及同一所述堆叠类内待存储物料体积从大到小的顺序生成待存储物料堆叠序列，最后按所述堆叠序列控制第一堆叠执行设备将物料以相应的所述堆叠姿态进行在堆料区吊具的物料堆叠。该方法节省了物料装载时间，将物料预先装入吊具也减少了物料存储所占用的场地面积。

Description

无人驾驶智能塔吊的物料堆叠自主生成方法和系统

技术领域

本申请涉及建材码放技术领域，特别涉及无人驾驶智能塔吊的物料堆叠自主生成方法和系统。

背景技术

塔吊，又称塔式起重机，是建筑工地上常用的一种起重设备，作用是吊运施工所需的钢筋、木楞、混凝土、钢管等建材物料。在塔吊的机械结构中，实际对物料进行起吊的执行机构是吊钩，在每次对物料进行吊运之前，吊钩先受滑轮控制下降到物料的上方附近，物料已经承装到堆料区的吊具内或打包到堆料区的吊具上，吊具上套有钢索或连接结构作为吊具的提拉部分，以该提拉部分作为与吊钩套接的媒介，该提拉部分会被搭放到吊钩的内侧钩状表面上，然后吊钩受滑轮控制起升，提拉部分并带动吊具及其内或其上的物料离地上升。

由于物料需要预先堆放到施工工地上以保证施工所需物料能够及时提供给用料建筑，因此施工工地会专门设有物料存储区，在物料从外界运输到工地之后，物料会存储到物料存储区内，当需要将某些物料吊运到用料位置处时，此时从物料存储区内取出相应的物料放到吊具上进行吊运。

在采用上述方式进行物料从工地的存储区到起吊位置进行吊运时，物料在物料存储区的码放会占用较多的场地面积，物料从存储区取出到物料打包后进行起吊的整个过程较为耗时，并且物料在吊具上的码放较为随意，未考虑到装载有物料的吊具在起升、转向等随动过程中的稳定性。

发明内容

基于此，为了减少物料临时存储时占用的场地面积，节省物料吊运之前需要临时进行装载的耗用时间，提高物料在料箱内的稳定性，本申请公开了以下技术方案。

一方面，提供了一种无人驾驶智能塔吊的物料堆叠自主生成方法，包括：获取待存储物料的种类及其数量；按照所述待存储物料的单件重量和形状尺寸对所述待存储物料进行分类，得到多个重量和体积等级不同的堆叠类；从每种待存储物料的平稳放置姿态中确定出重心最低的姿态作为该种物料的堆叠姿态；按照所有所述堆叠类的重量等级从高到低以及同一所述堆叠类内待存储物料体积从大到小的顺序生成待存储物料堆叠序列；按所述堆叠序列控制第一堆叠执行设备将物料以相应的所述堆叠姿态进行在堆料区吊具的物料堆叠。

在一种可能的实施方式中，所述按照所述待存储物料的单件重量和形状尺寸对所述待存储物料进行分类，得到多个重量和体积等级不同的堆叠类，包括：步骤210，依据所述单件重量和形状尺寸生成每种待存储物料的重量-体积的坐标点，得到待存储物料的散点图，并将每个坐标点作为一个候选类；步骤220，获取每两个候选类的中心坐标之间的直线距离和在体积轴方向上的体积距离，将所述直线距离最近且所述体积距离未超过距离阈值的两个候选类合并为同一候选类，然后对该合并得到的候选类进行中心坐标的更新；步骤230，重复所述步骤220直至每两个候选类的所述体积距离均超出距离阈值，将当前的所有候选类作为堆叠类。

在一种可能的实施方式中，该方法还包括：在得到多个所述堆叠类后，将所述多个堆叠类划分为盘载类和箱载类；并且，在所述生成待存储物料堆叠序列时：分别生成所述盘载类的盘载堆叠序列和所述箱载类的箱载堆叠序列；在控制第一堆叠执行设备进行所述在堆料区吊具的物料堆叠时：按照所述盘载堆叠序列进行盘载物料在盘载吊具上的物料堆叠，以及按照所述箱载堆叠序列进行箱载物料在箱载吊具内的物料堆叠。

在一种可能的实施方式中，所述按照所述箱载堆叠序列进行箱载物料在箱载吊具内的物料堆叠，包括：按从底向顶的次序在料箱中进行物料层之间的堆叠，直至物料层中下一物料的装载超出料箱最大起重量或超出料箱装载空间；按所述箱载堆叠序列提取物料，并按从外缘向中心的次序进行物料的依次放置得到物料层；其中，每完成一个物料层的放置或堆叠后，依据该物料层中各物料的重心在水平面上的投影计算该物料层的重心，在物料层的重心偏离水平面中心的距离超出设定距离时，获取物料层的当前重心相对于物料层中心在纵向和横向的回复方向，基于该物料层的物料摆放顺序依次对已摆放物料进行沿纵向和/或横向回复方向的位置互换，直至该物料层的重心与水平面中心的距离最近。

在一种可能的实施方式中，所述按所述箱载堆叠序列提取物料，并按从外缘向中心的次序进行物料的依次放置得到物料层，包括：获取料箱内当前最上层已堆叠物料的顶面区域，将高度相同且具有相邻边的顶面区域合并，并且将各顶面区域投影到料箱水平面上，得到包含区域高度信息的二维水平堆叠面；以料箱的其中一个棱角位置作为起始位置，按箱载堆叠序列中的排序提取物料，并在基于该物料的高度和起始位置的区域高度信息判断出提取的物料未超出料箱装载空间时，以第一时针方向及向内螺旋的方式依序对序列中的物料进行排布；在完成向内螺旋排布后，获取上一物料层的未被当前物料层覆盖的顶面区域，按箱载堆叠序列中物料的排序将物料补充排布至能够容纳物料的未被覆盖顶面区域。

在一种可能的实施方式中，该方法还包括：在完成所有料箱的装载后，按料箱的总重量对所有料箱进行重量类别划分，按重量类别从重到轻的顺序将所有料箱堆叠为金字塔状，其中，对于每个重量类别内的料箱，获取料箱中包含的物料种类及其往期需求量，将所述往期需求量按照预设的需求度区间对应换算为需求度，得到料箱的总体需求度数值，按所述总体需求度数值对同一重量类别内的料箱进行排序，并以该排序作为同一重量类别内料箱的堆叠次序。

另一方面，还提供了一种无人驾驶智能塔吊的物料堆叠自主生成系统，包括：物料信息获取模块，用于获取待存储物料的种类及其数量；物料分类模块，用于按照所述待存储物料的单件重量和形状尺寸对所述待存储物料进行分类，得到多个重量和体积等级不同的堆叠类；堆叠姿态确定模块，用于从每种待存储物料的平稳放置姿态中确定出重心最低的姿态作为该种物料的堆叠姿态；堆叠序列生成模块，用于按照所有所述堆叠类的重量等级从高到低以及同一所述堆叠类内待存储物料体积从大到小的顺序生成待存储物料堆叠序列；物料堆叠控制模块，用于按所述堆叠序列控制第一堆叠执行设备将物料以相应的所述堆叠姿态进行在堆料区吊具的物料堆叠。

在一种可能的实施方式中，所述物料分类模块通过以下步骤对所述待存储物料进行分类并得到多个重量和体积等级不同的堆叠类：步骤210，依据所述单件重量和形状尺寸生成每种待存储物料的重量-体积的坐标点，得到待存储物料的散点图，并将每个坐标点作为一个候选类；步骤220，获取每两个候选类的中心坐标之间的直线距离和在体积轴方向上的体积距离，将所述直线距离最近且所述体积距离未超过距离阈值的两个候选类合并为同一候选类，然后对该合并得到的候选类进行中心坐标的更新；步骤230，重复所述步骤220直至每两个候选类的所述体积距离均超出距离阈值，将当前的所有候选类作为堆叠类。

在一种可能的实施方式中，该系统还包括：装载方式划分模块，用于在所述物料分类模块得到多个所述堆叠类后，将所述多个堆叠类划分为盘载类和箱载类；并且，所述堆叠序列生成模块在生成待存储物料堆叠序列时：分别生成所述盘载类的盘载堆叠序列和所述箱载类的箱载堆叠序列；所述物料堆叠控制模块包括盘载物料堆叠控制单元和箱载物料堆叠控制单元，在所述物料堆叠控制模块控制第一堆叠执行设备进行在堆料区吊具的物料堆叠时：所述盘载物料堆叠控制单元按照所述盘载堆叠序列进行盘载物料在盘载吊具上的物料堆叠，所述箱载物料堆叠控制单元按照所述箱载堆叠序列进行箱载物料在箱载吊具内的物料堆叠。

在一种可能的实施方式中，所述箱载物料堆叠控制单元通过以下方式进行箱载物料在箱载吊具内的物料堆叠：按从底向顶的次序在料箱中进行物料层之间的堆叠，直至物料层中下一物料的装载超出料箱最大起重量或超出料箱装载空间；按所述箱载堆叠序列提取物料，并按从外缘向中心的次序进行物料的依次放置得到物料层；其中，每完成一个物料层的放置或堆叠后，依据该物料层中各物料的重心在水平面上的投影计算该物料层的重心，在物料层的重心偏离水平面中心的距离超出设定距离时，获取物料层的当前重心相对于物料层中心在纵向和横向的回复方向，基于该物料层的物料摆放顺序依次对已摆放物料进行沿纵向和/或横向回复方向的位置互换，直至该物料层的重心与水平面中心的距离最近。

在一种可能的实施方式中，所述箱载物料堆叠控制单元通过以下步骤按从外缘向中心的次序进行物料的依次放置得到物料层：步骤A1，获取料箱内当前最上层已堆叠物料的顶面区域，将高度相同且具有相邻边的顶面区域合并，并且将各顶面区域投影到料箱水平面上，得到包含区域高度信息的二维水平堆叠面；步骤A2，以料箱的其中一个棱角位置作为起始位置，按箱载堆叠序列中的排序提取物料，并在基于该物料的高度和起始位置的区域高度信息判断出提取的物料未超出料箱装载空间时，以第一时针方向及向内螺旋的方式依序对序列中的物料进行排布；步骤A3，在完成向内螺旋排布后，获取上一物料层的未被当前物料层覆盖的顶面区域，按箱载堆叠序列中物料的排序将物料补充排布至能够容纳物料的未被覆盖顶面区域。

在一种可能的实施方式中，该系统还包括：料箱堆叠控制模块，用于在完成所有料箱的装载后，按料箱的总重量对所有料箱进行重量类别划分，按重量类别从重到轻的顺序控制第二堆叠执行设备将所有料箱堆叠为金字塔状，其中，对于每个重量类别内的料箱，获取料箱中包含的物料种类及其往期需求量，将所述往期需求量按照预设的需求度区间对应换算为需求度，得到料箱的总体需求度数值，按所述总体需求度数值对同一重量类别内的料箱进行排序，并以该排序作为同一重量类别内料箱的堆叠次序。

本申请公开的无人驾驶智能塔吊的物料堆叠自主生成方法和系统，将运输到施工工地的物料预先装入吊具中，在需要吊运时可直接启动对吊具对吊钩的挂载和吊运，无需在吊运任务下达后再将物料装入吊具，节省了物料装载时间，并且将物料预先装入吊具也减少了物料存储所占用的场地面积，节约了物料存储区的场地面积；同时，在将物料装载到吊具的过程中，依据物料的重量和体积进行依序装载，使得吊具的重心不会高于载有物料的吊具的几何中心，提高了吊具在起升、转向等随动过程中的稳定性。

附图说明

以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本申请，而不能理解为对本申请的保护范围的限制。

图1是本申请公开的无人驾驶智能塔吊的物料堆叠自主生成方法实施例的流程示意图。

图2是料箱内最底层进行螺旋排布后的物料层重心位置示意图。

图3是对图2进行基于调节物料层重心位置的物料互换后的物料层重心位置示意图。

图4是本申请公开的无人驾驶智能塔吊的物料堆叠自主生成系统实施例的结构框图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

下面参考图1-图3详细描述本申请公开的无人驾驶智能塔吊的物料堆叠自主生成方法实施例。如图1所示，本实施例公开的方法主要包括有以下步骤100至步骤500。

步骤100，物料信息获取模块获取待存储物料的种类及其数量。

当装载着物料的卡车将物料输送到工地后，会将物料卸载到物料存储区，此时物料信息获取模块会获取到有哪些品类的物料被卸载到了物料存储区，以及这些物料的卸载数量，由此得到新接收的物料种类和数量，其中，若两件物料之间的标准重量或标准形状尺寸有任意的不同，则该两件物料属于不同种类的物料，否则属于同一种物料，标准重量和标准形状尺寸是不包含误差和公差的，无需对物料进行测量来判断其重量和形状尺寸，只需将物料应当的重量数据和应当的形状尺寸数据作为标准重量和标准形状尺寸即可。以下将本批次接收的物料称为物料集合C。

步骤200，物料分类模块按照所述待存储物料的单件重量和形状尺寸对所述待存储物料进行分类，得到多个重量和体积等级不同的堆叠类。

不同种类的物料具有不同的重量和/或形状尺寸，而形状尺寸代表了物料的占用空间，也就是体积，因此可以通过聚类等方式对物料进行基于重量和体积的分类，得到不同的堆叠类，同一堆叠类内的物料重量和体积相近，也就是单件物料的重量和体积均处于同一等级内，不同堆叠类内的物料重量和/或体积具有一定差距，也就是单件物料的重量或体积不处于同一等级内。

按照重量和体积进行分类的目的，是为了在后续将物料堆叠到吊具上的过程中，使得吊具上物料的整体重心位于一个合理的位置，而合理的位置指的是装载物料后的吊具重心不会偏高并且吊具整体的密度较为均匀，这样有利于在吊具起升、转向等随动过程中的维稳。

步骤300，堆叠姿态确定模块从每种待存储物料的平稳放置姿态中确定出重心最低的姿态作为该种物料的堆叠姿态。

物料集合C中的每件物料都会在被卸载至物料存储区之后，立即从物料存储区转运到吊具上，并等待吊运时机，当任务控制系统给塔吊下达的吊运任务中要求将物料集合C中的部分或全部物料吊运至被施工的建筑上时，直接将物料集合C所分布的各吊具进行吊钩挂载和起升吊运即可。

在上述从物料存储区转运到吊具的过程中，需要以物料分类模块划分出的堆叠类作为堆叠方式的依据，但为了使载有物料的吊具的重心在不改变堆叠方式的情况下进一步降低，还需要堆叠姿态确定模块来确定出最优的堆叠姿态。

堆叠姿态指的是物料堆叠在吊具上时的姿态，其会从平稳放置姿态中选出。平稳放置姿态指的是物料能够不借助外力地放置于平地上而不会发生倾倒的姿态。物料的放置姿态通常有多种，不同种类的物料由于形状不同因此放置姿态也不完全相同，对于钢结构来说，其通常具有固定的触地面（与地或下方物料接触的面），也就是钢板板面，因此以钢板板面为触地面的姿态均为平稳放置姿态，而有些面由于并非是实体平面（中间大部分区域是空的）而无法作为触地面存在，如工字钢的侧面只有顶部和底部有很窄的沿状面，若以侧面为触地面则可能会因为触地面的不实而带来不稳定因素，如对堆叠与其下侧的物料产生压痕或嵌入到下侧物料的顶部内使得堆叠结构塌陷，因此该面不会作为触地面形成平稳放置姿态；对于机械设备、瓷砖、罐装涂料等物料来说，其同样具有固定的触地面（底座所在的面），因此会存在一个或多个平稳放置姿态；对于圆钢管柱、钢筋等物料来说，由于其形状极为细长，因此平稳放置姿态为水平放置的姿态。

当某种物料的平稳放置姿态具有多个时，为了降低重心的高度，因此选择其中重心位置最低的平稳放置姿态作为该种物料的堆叠姿态。

步骤400，堆叠序列生成模块按照所有所述堆叠类的重量等级从高到低以及同一所述堆叠类内待存储物料体积从大到小的顺序生成待存储物料堆叠序列。

假设物料分类模块将物料集合C划分为了6个堆叠类D1至D6，每个堆叠类的重量和/或体积的平均水平是不同的，例如D3类内物料的平均重量在200Kg左右，而D2类内物料的平均重量在10Kg左右，因此按照重量水平（也就是重量等级）进行排序后，得到的堆叠类序列为{D3，D6，D5，D4，D1，D2}。

由于不同物料的密度不同，因此虽然多种物料被划分到了同一堆叠类中，但这些种类的物料的体积有所不同，如D3类中虽然单件物料的重量相对最重，但有的物料体积较大而有的则体积较小，同样的，虽然D2类中的单件物料的重量相对最轻，但也存在有的物料体积较大而有的则体积较小的情况，因此对于每个堆叠类来说，将堆叠类内的各物料进行体积排序，使得同种类的物料在堆叠时会尽量处于同一个吊具内，避免同种类物料分散于不同吊具导致同一吊具内装载有目的楼层不同的物料，如D3类中排序为[D3-11，D3-12，…，D3-1n，D3-21，D3-22，…，D3-2m，D3-31，D3-32，…，D3-3k]，其中，D3-11为D3类中体积最大类型物料的第一件物料，n为该体积最大类型物料的物料数量，D3-21为D3类中体积第二大类型物料的第一件物料，m为该体积第二大类型物料的物料数量，D3-31为D3类中体积最小类型物料的第一件物料，k为该体积最小类型物料的物料数量。

通过类间重量排序和类内体积排序，得到以单件物料为元素的堆叠序列Se。

可以理解的是，同一类内由于是按照体积来排序，因此排序和重量并无绝对比例关系，同一类内有可能存在靠前位置的物料的重量低于靠后位置的物料的重量。还可以理解的是，在堆叠类序列中，D6位于D3之后，但D3中末位的物料的体积可能大于D6中首位的物料的体积。因此在将堆叠类序列展开至单件物料时，堆叠类序列中单件物料的排序与体积和重量均不存在绝对比例关系。

步骤500，物料堆叠控制模块按所述堆叠序列控制第一堆叠执行设备将物料以相应的所述堆叠姿态进行在堆料区吊具的物料堆叠。

各个种类物料的堆叠姿态已经通过堆叠姿态确定模块确定出来了，在得到了堆叠序列生成模块得到堆叠序列并且堆叠姿态确定模块得到堆叠姿态之后，即可将物料集合C内的物料依次打包或装入到吊具内，其中，堆叠序列决定了物料打包或装入的次序，堆叠姿态决定了物料以何种姿态进行打包或装入。

物料装载到吊具中之后，吊具中的互相堆叠的物料称为料堆。在本批次的物料集合C完成在存储区的吊具上的堆叠码放形成料堆之后，将载有物料集合C中物料的吊具运送至堆料区；或者先将空吊具摆放到堆料区，并在物料堆叠时将物料从存储区运送到堆料区进行物料堆叠。等塔吊接收到要将物料集合C进行吊运的吊运任务时，就会将载有物料集合C中物料的各个吊具均吊运到相应位置。

物料集合C中物料分散装载于不同的多个吊具中，因此在吊运时，可以依据吊运任务先将其中一部分的吊具进行吊运，然后将剩余部分的吊具进行吊运，例如采用穿插式施工来盖楼时，楼体上部在进行主体结构施工的同时，楼体中、下部也在同时进行室内装修，由此会需要多种品类的物料，因此将装有钢结构、水泥包的吊具吊运至楼房主体结构施工层的相应位置，并将装有瓷砖、罐装涂料的吊具吊运至楼房装修施工层的相应位置，实现物料集合C全部物料的吊运，之后将空吊具吊运到堆料区或存储区，等待下一批物料的到来。

其中，由于主体结构施工过程中需用的物料（钢结构、水泥包、钢筋）等相对较重，因此其通常会被分到同一个堆叠类或相邻的多个堆叠类中，因此承载这些堆叠类物料的吊具的目的地是一致的，都是吊运至主体结构施工层，而装修施工过程中需用的物料（瓷砖、木地板、罐装涂料）等相对较轻，因此其同样会被分到同一个堆叠类或相邻的多个堆叠类中。若在堆叠时发现吊具内正在堆叠的当前物料与吊具内已经堆叠完成的物料的目的楼层不同，则可以将其留待至下一吊具进行堆叠和装载。

本实施例将运输到施工工地的物料预先装入吊具中，在需要吊运时可直接启动对吊具对吊钩的挂载和吊运，无需在吊运任务下达后再将物料装入吊具，节省了物料装载时间，并且将物料预先装入吊具也减少了物料存储所占用的场地面积，节约了物料存储区的场地面积；同时，在将物料装载到吊具的过程中，依据物料的重量和体积进行依序装载，使得吊具的重心不会高于载有物料的吊具的几何中心，提高了吊具在起升、转向等随动过程中的稳定性。

在一种实施方式中，所述物料分类模块通过以下步骤210至步骤230对所述待存储物料进行分类，得到多个重量和体积等级不同的堆叠类。

步骤210，依据所述单件重量和形状尺寸生成每种待存储物料的重量-体积的坐标点，得到待存储物料的散点图，并将每个坐标点作为一个候选类。

以重量作为X轴，以体积作为Y轴，其中的体积指的不是实际占用空间，而是物料的包络长方体或包络正方体的占用空间，例如一个直径为1且高为1.5的圆柱的体积为1*1*1.5=1.5。将每种待存储物料在该重量-体积二维坐标系上进行坐标点的标记，其中每个种类的待存储物料为一个单点坐标点，因此坐标点的数量代表了物料种类数量而不是所有单件物料的数量。候选类指的是可能作为最终堆叠类的类别，初始时，所有候选类是一个堆叠类。

步骤220，获取每两个候选类的中心坐标之间的直线距离和在体积轴方向上的体积距离，将所述直线距离最近且所述体积距离未超过距离阈值的两个候选类合并为同一候选类，然后对该合并得到的候选类进行中心坐标的更新。

假设物料集合C共包含有14个种类的物料，则坐标系上标有14个坐标点p1至p14，坐标点之间的直线距离可以采用欧氏距离来表示以及计算，直线距离代表了两种物料在重量和体积方面的差距大小。坐标点之间的体积距离指的是直线距离在Y轴方向的分量，代表了两种物料只在体积方面的差距大小。

初始时，获取每两个候选类之间的直线距离和体积距离，得到14*13/2=91个直线距离和体积距离，假设p3和p6之间的直线距离最短，则判断p3和p6之间的体积距离是否未超出距离阈值。关于设置距离阈值的意义在步骤230的内容进行说明。若未超出距离阈值，则将p3和p6合并得到p3’类并取代了原p3和p6类。因为该分类过程为一个迭代过程，后续可能还会将p3’类与其他类进行合并得到新的类，当一个类中只包含一种物料时，其重量-体积坐标点就是该候选类的中心坐标，但当进行过合并后，候选类中包含不止一种物料，此时再计算该候选类与其他类之间直线距离和体积距离时，就需要使用更新后的能代表该候选类重量和体积特征的中心坐标，因此在合并得到新的候选类后，需要立即对中心坐标进行更新。中心坐标的更新方式可以以均值作为中心坐标的坐标值，具体为，x=(x1+x2+…+xi)/i，y=(y1+y2+…+yi)/i，其中x和y为中心坐标的坐标值，i为候选类中包含的坐标点数量。

步骤230，重复所述步骤220直至每两个候选类的所述体积距离均超出距离阈值，将当前的所有候选类作为堆叠类。

每完成一次候选类的合并，候选类的数量就会减少一个，然后将合并得到的新候选类加入到下一次的类间距离获取以及候选类的合并，假设经过了9次的合并后，剩余了6个候选类，该6个候选类中有的包含有多个坐标点，有的只包含一个坐标点（始终未参与过合并），此时6个候选类的直线距离和体积距离分别为6*5/2=15个，由于只要存在两个及以上的候选类，则就会存在最近的直线距离，因此该15个直线距离中还存在最近的直线距离，但该15个体积距离均超出了距离阈值，因此停止进行合并过程，并将该6个候选类作为堆叠类，而该6个候选类内包含的坐标点作为堆叠类包含的相应物料种类。若在剩余2个候选类时，体积距离才超出距离阈值，则将物料划分为两个堆叠类。

因此，关于距离阈值的设置，其是用于触发对合并的停止，若不停止则会将所有候选类合并为一类，也就失去了分类的意义，通过距离阈值判断重量和体积均处于目前候选类中最接近的情况下，体积方面的差距是否是该两个候选类之间距离的主要贡献方面并且差距较大，即使某两个候选类已经是目前所有候选类中重量体积综合差距最小的候选类，也可能该两个候选类的体积差距较大，若将该两类合并则体积差距较大的物料就会被分到同一个堆叠类中，在物料的堆叠序列中也可能是相邻排序，这会增大物料堆叠的难度以及降低堆叠后料堆的稳定性，进而影响吊具的稳定性。因此设置距离阈值来在适当时机停止合并过程的继续执行。

在一种实施方式中，该方法还包括：步骤299，在所述物料分类模块得到多个所述堆叠类后，装载方式划分模块将所述多个堆叠类划分为盘载类和箱载类。并且，步骤400中所述堆叠序列生成模块在生成待存储物料堆叠序列时，具体是分别生成所述盘载类的盘载堆叠序列和所述箱载类的箱载堆叠序列。步骤500中所述物料堆叠控制模块在控制第一堆叠执行设备进行在堆料区吊具的物料堆叠时，具体是所述物料堆叠控制模块的盘载物料堆叠控制单元按照所述盘载堆叠序列进行盘载物料在盘载吊具上的物料堆叠，以及所述物料堆叠控制模块的箱载物料堆叠控制单元按照所述箱载堆叠序列进行箱载物料在箱载吊具内的物料堆叠。

由于不同物料的形状尺寸不同，因此物料集合C中的所有种类物料可能无法以单一类型的吊具进行装载，例如若同时存在钢结构和机械设备时，若用木制托盘或钢制托盘来承载，则机械设备难以稳定地固定在托盘上，若用木质箱体或钢制箱体来承载，则钢结构会超出箱体的最长边导致难以装载，因此可以同时选用多种不同的吊具进行适应性装载，将钢结构、圆钢管柱等大件物料和异形（如狭长状）物料装载到托盘上，将瓷砖、木地板、涂料、机械设备、电气线缆等小件物料装载到箱子内，实现物料种类繁杂情况下依旧能与吊具相匹配和适应。

而具体区分何种物料应当装载到何种吊具中的依据，可以是物料分类模块分类得到的多个堆叠类。堆叠类是对重量和体积进行划分后得到的类，因此大型件通常会被划分到同一类或相邻的多个类中。以前文中提到的划分出6个堆叠类D1至D6为例，其中每个堆叠类均会有其重量体积特性，例如D3类的中心坐标在散点图（二维坐标系）的最偏右侧且偏上位置，说明D3类内的物料重量最重且体积较大，D3类的中心坐标在散点图的偏右侧且偏上位置，说明D3类内的物料重量较重且体积较大，剩余堆叠类的中心坐标在散点图的偏中心位置或偏左侧且偏上位置或最偏左侧且最偏下位置，说明剩余堆叠类内的物料重量一般或较轻且体积有大有小，此时可知D3和D6类内物料为重量较大且超出箱子承载尺寸范围的钢结构，而D1、D2、D4和D5类内物料为箱子能够承载的物料。

装载方式划分模块具体划分堆叠类得到盘载类和箱载类的方式，可以是通过在散点图上预设一条单线段或多线段来进行坐标系的区域划分，线段右侧的为盘载类，线段左侧的为箱载类，单线段可以是一条向右下的斜线，多线段则可以是向右下的折线段，由此将重量大且体积大的物料划分至盘载类。

需要说明的是，虽然也可以在步骤100中获取物料种类的时候就对物料进行识别判断出哪些物料适用盘载方式以及哪些物料适用箱载方式，但由于后续依旧需要划分出堆叠类以及生成盘载类和箱载类这两个不同装载方式下的堆叠序列，因此借助堆叠类进行划分的同时一并进行装载方式的划分，节约了分类时间，并且完全按照物料的实际重量进行划分的方式也避免由于物料种类信息的不详尽导致划分错误，例如若大型钢管和小型钢管的种类信息均为“钢管”则无法明确地进行装载方式划分，因此提高了装载方式分类时的准确性。

在一种实施方式中，步骤500中的箱载物料堆叠控制单元按照所述箱载堆叠序列进行箱载物料在箱载吊具内的物料堆叠，具体采用以下方式。

首先，关于料箱中整体料堆的形成，可以是按从底向顶的次序在料箱中进行物料层之间的堆叠，直至物料层中下一物料的装载超出料箱最大起重量或超出料箱装载空间，完成料箱的装载。料箱中通常会堆叠有多层的物料层，最底层物料层首先被摆放，然后在最底层物料层上堆叠次底层物料层，每层物料层堆叠于上一个被堆叠或摆放的物料层之上，一层一层进行堆叠直至达到限制条件，限制条件就是空间限制和重量限制，每个料箱都有一定的空间容纳能力和重量承受能力，若超出了空间容纳能力和重量承受能力则会发生物料脱落、料箱无法封装闭合、料箱超载损坏等情况。

需要说明的是，由于箱载物料序列中的同一堆叠类内的物料是按照体积排序的，因此在同一料箱内堆叠的物料不包含两个及以上堆叠类内物料的情况下，料箱内越接近底部的物料的体积越大，因此越底层的顶面区域面积数量越少，也就越适宜在其上进行堆叠。

其次，关于料箱中每层物料层的形成，可以是按所述箱载堆叠序列提取物料，并按从外缘向中心的次序进行物料的依次放置得到物料层。

从料箱内部的外围向内心的方向进行物料放置，既能够在物料层形成后尽量将物料层的重心平衡在靠近水平中心的位置上，又便于快速进行物料的排布。而为了进一步平衡物料层的重心，使得料箱在起吊后不会失衡和倾斜，每完成一个物料层的放置或堆叠后，依据该物料层中各物料的重心在水平面上的投影计算该物料层的重心，在物料层的重心偏离水平面中心的距离超出设定距离时，获取物料层的当前重心相对于物料层中心在纵向和横向的回复方向，基于该物料层的物料摆放顺序依次对已摆放物料进行沿纵向和/或横向回复方向的位置互换，直至该物料层的重心与水平面中心的距离最近。

在料箱内最底层进行物料装载称为物料放置，在非最底层进行物料装载称为物料堆叠。每件物料的重心在该物料自身上的位置是预先得到的，因此物料的中心在料箱中的位置也可根据物料摆放或堆叠的位置得到。由于料箱内的物料摆放和物料堆叠均是按照箱载堆叠序列进行的，而箱载堆叠序列中，重量等级高的堆叠类排在前面，因此料箱中的物料大致上呈底层物料较重、上层物料较轻的状态，因此物料层乃至料堆的重心在竖直方向上的位置大致是较低的，这在单一料箱装载了超出一个堆叠类的物料数量的情况下，降低重心的效果尤为显著，因此通过箱载堆叠序列即可保证料堆重心在竖直方向上的位置能够尽量降低吊具在吊运时的摇摆程度。而物料层的重心在水平方向上的位置则可以通过调节各物料层内物料的位置来修正，其中物料层的重心的计算方式可以是：x0=(g1*u1+ g2*u2+…+gj*uj)/(g1+g2+…+gj)，y0=(g1*v1+g2*v2+…+ gj*vj)/(g1+g2+…+gj)，其中j为物料层中物料的数量，gj为第j个物料的重量，uj为第j个物料的重心在X轴方向的坐标值，vj为第j个物料的重心在Y轴方向的坐标值，x0和y0为物料层的重心的坐标。

假设料箱的中心点为(xc，yc)，若(x0，y0)与(xc，yc)之间的距离超出了设定距离，说明该层物料层可能会导致料箱在起吊后发生失衡和倾斜，因此需要通过调节和调换不同重量的物料的位置来改变物料层重心位置，使重心位置尽量靠近于中心位置，使得物料层重心靠近料箱中心直至不会导致料箱的失衡和倾斜。

可以理解的是，可以是预先运算得出一个吊具中所有物料层的摆放位置，然后再实际控制第一堆叠执行设备执行物料的装载堆叠；也可以是每当运算得出一个物料层中所有物料的摆放位置，然后控制第一堆叠执行设备执行进行该物料层的装载堆叠，再对下一物料层进行物料的位置运算，再执行下一物料层的装载堆叠。

在一种实施方式中，步骤500中的箱载物料堆叠控制单元按所述箱载堆叠序列提取物料，并按从外缘向中心的次序进行物料的依次放置得到物料层，具体包括以下步骤A1至步骤A3。

步骤A1，获取料箱内当前最上层已堆叠物料的顶面区域，将高度相同且具有相邻边的顶面区域合并，并且将各顶面区域投影到料箱水平面上，得到包含区域高度信息的二维水平堆叠面。

若当前要形成的物料层为料箱内最底层的物料层，则“料箱内当前最上层已堆叠物料的顶面区域”指的就是料箱内部的底面，也就是一个完整的长方形区域；若当前要形成的物料层为料箱内第N层（N>1）物料层，则“料箱内当前最上层已堆叠物料的顶面区域”指的就是料箱内第N-1层物料层的顶面，由于每层物料层均可能无法将长方形区域全部进行填充，因此第N-1层的顶面区域通常为一个内部和/或外缘具有缺口的区域，甚至可能被内部缺口分割为多个区域。

由于物料的体积和高度均不完全相同，因此对于第N-1层物料层来说，同一物料层的顶面区域也并非均位于同一平面内，顶面区域通常是由各个第N-1层的物料的顶面组成，而由于部分物料属于同一种类因而体积相同，所以同一物料层内可能存在顶部高度相同的物料，并且由于箱载堆叠序列的堆叠类按照了体积从大到小进行排序，因此顶部高度相同的物料通常会相邻摆放，因此将相邻的同种物料的顶面合并。之后再投影到同一平面内，得到了所有顶面区域均体现在二维水平面内的堆叠面。

步骤A2，以料箱的其中一个棱角位置作为起始位置，按箱载堆叠序列中的排序提取物料，并在基于该物料的高度和起始位置的区域高度信息判断出提取的物料未超出料箱装载空间时，以第一时针方向及向内螺旋的方式依序对序列中的物料进行排布。

正方体或长方体料箱的棱角位置指的就是四个边角处。每当向第N-1层物料层上堆叠物料之前，都需要判断该物料堆叠后是否会使得料堆的高度超重或超高，若未超重也未超高，则说明该物料允许被堆叠到料箱内。具体的堆叠方式为以顺时针或逆时针从棱角起始位置开始从外向内进行螺旋摆放，例如先以顺时针方向沿着料箱内侧壁进行摆放/堆叠得到物料层的最外圈物料，最外圈物料均有至少一个侧面与料箱内侧壁接触，然后继续以顺时针方向沿着最外圈物料的内侧壁进行摆放/堆叠得到物料层的次外圈物料，直到当前物料层没有摆放/堆叠的位置为止。

需要说明的是，由于大型和异形物料为盘载物料，而箱载物料的形状普遍为长宽比和宽高比较为适中（如1：1.5）的物料，如呈类正方体状的物料，因此较为适用于螺旋排布的方式。

步骤A3，在完成向内螺旋排布后，获取上一物料层的未被当前物料层覆盖的顶面区域，按箱载堆叠序列中物料的排序将物料补充排布至能够容纳物料的未被覆盖顶面区域。

每层物料层的物料组成通常不同，因此不同物料层的顶面区域也会不同，在完成第N层物料层的堆叠后，其与第N-1层物料层的顶面区域之间可能互相存在相对补集，也就是说，第N层物料层底面可能未完全覆盖住所有第N-1层物料层的顶面区域。由于采用螺旋式排布，因此过程中可能会由于物料体积较大或物料轮到的排布位置不适应的原因导致螺旋式排布之后的物料层存在较大空余空间，并且该空余空间下方是存在上一层物料层顶面区域做支撑的，因此在完成第N层的螺旋式排布后，通过获取上一层顶面区域来判断是否存在该空余空间以及该空余空间的大小，然后将箱载堆叠序列当前待排布的物料与该空余空间比较，若能摆放/堆叠到该空余空间内则执行，以提高物料装载率并为下一层物料层提供更多的下层支撑。

请参阅图2，图中采用了顺时针为螺旋排布的方向，并以左上角O点处的棱角位置作为螺旋排布起始位置，G1-1指的是第一层的第一个被放置的物料，G1-2指的是第一层的第二个被放置的物料，以此类推，直至摆放至G1-6，完成步骤A1和A2的螺旋排布。并且通过步骤A3发现了右下角处存在能够摆放下一个物料的空余空间，因此将下一个物料进行摆放得到G1-7，而再下一物料与G1-7体积相同，因此无法再继续摆放了，因此在完成图2的摆放后，需要开始第二层物料层的摆放（堆叠）了。

在完成图2中第一层物料的摆放后，可以开始计算物料层重心进而调整重心，在图2的排布方式下，物料层重心位于黑点F处，圆形虚线则代表了以物料层中心为中心点、以设定距离为半径的区域，可知F超出了该区域，因此该层物料层重心偏离中心较多。当前重心的回复方向为右方和下方，若能将重心向右方和下方调整则可以使重心回稳。

请参阅图3，因此对G1-1至G1-6依次进行位置互换判断，对于G1-1，发现其与G1-4的顶面区域相同，说明G1-1和G1-4的长和宽的尺寸相同，因此可以互换，对G1-1和G1-4的重量进行获取，得到G1-1的重量高于G1-4，获取高重量一方的中心与低重量一方的重心的连线，使连线的方向为从高重量一方指向低重量一方，也就是从G1-1中心点指向G1-4中心点的连线，判断该连线在横向和纵向的分量是否与物料层重心需求的回复方向全部重合或包含于物料层重心需求的回复方向，物料层重心需求的回复方向既包含横向也包含纵向，该连线的分量同样既包含横向也包含纵向，因此全部符合，可以对G1-1和G1-4进行互换。G1-2和G1-3的互换同理。互换之后，还可以判断各物料是否存在腾挪空间，并利用腾挪空间进行物料位置的挪动，将G1-7从紧贴G1-4的位置向外侧挪动，以使物料层重心右移。图3中F’为经过位置互换和挪动后的物料层重心，其与料箱水平面中心的距离最近并且已经满足不超出设定距离的条件。

对第二层物料层及料箱中之后物料层，也进行上述位置互换的判断和互换，实现料箱重心尽量保持在中心位置。需要说明的是，第二层物料层及料箱中之后物料层的堆叠，均需要考虑下层支撑的力度，也就是顶面区域的大小，因此可以设置一个百分比阈值，通过该阈值与当前待堆叠物料底面面积算出该物料的最小支撑面积，若小于该最小支撑面积则说明堆叠后会导致料堆不稳，若不小于则表明该位置可以堆叠有物料。

在一种实施方式中，该方法还包括步骤600：在完成所有料箱的装载后，料箱堆叠控制模块按料箱的总重量对所有料箱进行重量类别划分，按重量类别从重到轻的顺序将所有料箱堆叠为金字塔状，其中，对于每个重量类别内的料箱，获取料箱中包含的物料种类及其往期需求量，将所述往期需求量按照预设的需求度区间对应换算为需求度，得到料箱的总体需求度数值，按所述总体需求度数值对同一重量类别内的料箱进行排序，并以该排序作为同一重量类别内料箱的堆叠次序。

各料箱内装载的物料是已知的，因此料箱总重量也是可以计算得到的，不同料箱内装载了不同物料因此重量也不同，重量类别的数量可以是预设的，例如分为分别对应较重、适中、较轻的第一、第二、第三共三类，假设三类分别包含的料箱数量均不止一个，则可以按需求度进行排序，对例如对第一类中包含的Z个料箱，获取其内部装载物料的往期需求量，获取需求度区间内与往期需求量对应的需求度数值，如物料L1的去年需求量为三万两千件，属于两万至五万件的区间，该区间对应的需求度为Q1，料箱中包含h个物料L1，因此该h个物料L1的需求度共计为h*Q1，以此算出料箱内所有物料的需求度及其和，得到料箱的总体需求度数值。将第一类中料箱的总体需求度数值进行排序，总体需求度数值越高则越先进行排布，也就是在金字塔结构中的所在层可能就越高，而塔吊吊运则是先吊运上层的料箱再吊运下层的料箱。

金字塔状的料箱堆叠，是指的相邻两层料箱中，下层料箱数量比上层料箱数量多，并且上层料箱不会超出下层料箱的顶面区域。越位于上层的料箱越先被吊运、供给和使用，通过采用金字塔结构来摆放料箱，节约了料箱的占地面积，并且按重量类别和需求度来堆叠，即考虑了料箱的承重，避免料箱摆放的不稳，又能使最可能被需求的物料更早被供给到现场，一定程度上消除了将物料预先装载到料箱导致无法临时抽取某些物料进行提前运送的缺陷。

下面参考图4详细描述本申请公开的无人驾驶智能塔吊的物料堆叠自主生成系统实施例。本实施例是用于实施前述的物料堆叠自主生成方法实施例的系统。

如图4所示，该物料堆叠自主生成系统包括：物料信息获取模块，用于获取待存储物料的种类及其数量；物料分类模块，用于按照所述待存储物料的单件重量和形状尺寸对所述待存储物料进行分类，得到多个重量和体积等级不同的堆叠类；堆叠姿态确定模块，用于从每种待存储物料的平稳放置姿态中确定出重心最低的姿态作为该种物料的堆叠姿态；堆叠序列生成模块，用于按照所有所述堆叠类的重量等级从高到低以及同一所述堆叠类内待存储物料体积从大到小的顺序生成待存储物料堆叠序列；物料堆叠控制模块，用于按所述堆叠序列控制第一堆叠执行设备将物料以相应的所述堆叠姿态进行在堆料区吊具的物料堆叠。

在一种实施方式中，所述物料分类模块通过以下步骤对所述待存储物料进行分类并得到多个重量和体积等级不同的堆叠类：步骤210，依据所述单件重量和形状尺寸生成每种待存储物料的重量-体积的坐标点，得到待存储物料的散点图，并将每个坐标点作为一个候选类；步骤220，获取每两个候选类的中心坐标之间的直线距离和在体积轴方向上的体积距离，将所述直线距离最近且所述体积距离未超过距离阈值的两个候选类合并为同一候选类，然后对该合并得到的候选类进行中心坐标的更新；步骤230，重复所述步骤220直至每两个候选类的所述体积距离均超出距离阈值，将当前的所有候选类作为堆叠类。

在一种实施方式中，该系统还包括：装载方式划分模块，用于在所述物料分类模块得到多个所述堆叠类后，将所述多个堆叠类划分为盘载类和箱载类；并且，所述堆叠序列生成模块在生成待存储物料堆叠序列时：分别生成所述盘载类的盘载堆叠序列和所述箱载类的箱载堆叠序列；所述物料堆叠控制模块包括盘载物料堆叠控制单元和箱载物料堆叠控制单元，在所述物料堆叠控制模块控制第一堆叠执行设备进行在堆料区吊具的物料堆叠时：所述盘载物料堆叠控制单元按照所述盘载堆叠序列进行盘载物料在盘载吊具上的物料堆叠，所述箱载物料堆叠控制单元按照所述箱载堆叠序列进行箱载物料在箱载吊具内的物料堆叠。

在一种实施方式中，所述箱载物料堆叠控制单元通过以下方式进行箱载物料在箱载吊具内的物料堆叠：按从底向顶的次序在料箱中进行物料层之间的堆叠，直至物料层中下一物料的装载超出料箱最大起重量或超出料箱装载空间；按所述箱载堆叠序列提取物料，并按从外缘向中心的次序进行物料的依次放置得到物料层；其中，每完成一个物料层的放置或堆叠后，依据该物料层中各物料的重心在水平面上的投影计算该物料层的重心，在物料层的重心偏离水平面中心的距离超出设定距离时，获取物料层的当前重心相对于物料层中心在纵向和横向的回复方向，基于该物料层的物料摆放顺序依次对已摆放物料进行沿纵向和/或横向回复方向的位置互换，直至该物料层的重心与水平面中心的距离最近。

在一种实施方式中，所述箱载物料堆叠控制单元通过以下步骤按从外缘向中心的次序进行物料的依次放置得到物料层：步骤A1，获取料箱内当前最上层已堆叠物料的顶面区域，将高度相同且具有相邻边的顶面区域合并，并且将各顶面区域投影到料箱水平面上，得到包含区域高度信息的二维水平堆叠面；步骤A2，以料箱的其中一个棱角位置作为起始位置，按箱载堆叠序列中的排序提取物料，并在基于该物料的高度和起始位置的区域高度信息判断出提取的物料未超出料箱装载空间时，以第一时针方向及向内螺旋的方式依序对序列中的物料进行排布；步骤A3，在完成向内螺旋排布后，获取上一物料层的未被当前物料层覆盖的顶面区域，按箱载堆叠序列中物料的排序将物料补充排布至能够容纳物料的未被覆盖顶面区域。

在一种实施方式中，该系统还包括：料箱堆叠控制模块，用于在完成所有料箱的装载后，按料箱的总重量对所有料箱进行重量类别划分，按重量类别从重到轻的顺序控制第二堆叠执行设备将所有料箱堆叠为金字塔状，其中，对于每个重量类别内的料箱，获取料箱中包含的物料种类及其往期需求量，将所述往期需求量按照预设的需求度区间对应换算为需求度，得到料箱的总体需求度数值，按所述总体需求度数值对同一重量类别内的料箱进行排序，并以该排序作为同一重量类别内料箱的堆叠次序。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，均仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。本文中的模块、单元或组件的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，在实际实现时可以有其他的划分方式，例如多个模块和/或单元可以结合或集成于另一个系统中。作为分离部件说明的模块、单元、组件在物理上可以是分开的，也可以是不分开的。作为单元显示的部件可以是物理单元，也可以不是物理单元，即可以位于一个具体地方，也可以分布到网格单元中。因此可以根据实际需要选择其中的部分或全部的单元来实现实施例的方案。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种无人驾驶智能塔吊的物料堆叠自主生成方法，将物料预先装入吊具，其特征在于，包括：

获取待存储物料的种类及其数量；

按照所述待存储物料的单件重量和形状尺寸对所述待存储物料进行分类，得到多个重量和体积等级不同的堆叠类；

从每种待存储物料的平稳放置姿态中确定出重心最低的姿态作为该种物料的堆叠姿态；

按照所有所述堆叠类的重量等级从高到低以及同一所述堆叠类内待存储物料体积从大到小的顺序生成待存储物料堆叠序列；

按所述堆叠序列控制第一堆叠执行设备将物料以相应的所述堆叠姿态进行在堆料区吊具的物料堆叠；

堆叠姿态指的是物料堆叠在吊具上时的姿态，其会从平稳放置姿态中选出；

平稳放置姿态指的是物料能够不借助外力地放置于平地上而不会发生倾倒的姿态。

2.如权利要求1所述的物料堆叠自主生成方法，其特征在于，所述按照所述待存储物料的单件重量和形状尺寸对所述待存储物料进行分类，得到多个重量和体积等级不同的堆叠类，包括：

步骤210，依据所述单件重量和形状尺寸生成每种待存储物料的重量-体积的坐标点，得到待存储物料的散点图，并将每个坐标点作为一个候选类；

步骤220，获取每两个候选类的中心坐标之间的直线距离和在体积轴方向上的体积距离，将所述直线距离最近且所述体积距离未超过距离阈值的两个候选类合并为同一候选类，然后对该合并得到的候选类进行中心坐标的更新；

步骤230，重复所述步骤220直至每两个候选类的所述体积距离均超出距离阈值，将当前的所有候选类作为堆叠类。

3.如权利要求2所述的物料堆叠自主生成方法，其特征在于，该方法还包括：在得到多个所述堆叠类后，将多个所述堆叠类划分为盘载类和箱载类；并且，

在所述生成待存储物料堆叠序列时：分别生成所述盘载类的盘载堆叠序列和所述箱载类的箱载堆叠序列；

在控制第一堆叠执行设备进行所述在堆料区吊具的物料堆叠时：按照所述盘载堆叠序列进行盘载物料在盘载吊具上的物料堆叠，以及按照所述箱载堆叠序列进行箱载物料在箱载吊具内的物料堆叠。

4.如权利要求3所述的物料堆叠自主生成方法，其特征在于，所述按照所述箱载堆叠序列进行箱载物料在箱载吊具内的物料堆叠，包括：按从底向顶的次序在料箱中进行物料层之间的堆叠，直至物料层中下一物料的装载超出料箱最大起重量或超出料箱装载空间；按所述箱载堆叠序列提取物料，并按从外缘向中心的次序进行物料的依次放置得到物料层；

所述按所述箱载堆叠序列提取物料，并按从外缘向中心的次序进行物料的依次放置得到物料层，包括：

获取料箱内当前最上层已堆叠物料的顶面区域，将高度相同且具有相邻边的顶面区域合并，并且将各顶面区域投影到料箱水平面上，得到包含区域高度信息的二维水平堆叠面；

以料箱的其中一个棱角位置作为起始位置，按箱载堆叠序列中的排序提取物料，并在基于该物料的高度和起始位置的区域高度信息判断出提取的物料未超出料箱装载空间时，以第一时针方向及向内螺旋的方式依序对序列中的物料进行排布；

在完成向内螺旋排布后，获取上一物料层的未被当前物料层覆盖的顶面区域，按箱载堆叠序列中物料的排序将物料补充排布至能够容纳物料的未被覆盖顶面区域。

5.一种无人驾驶智能塔吊的物料堆叠自主生成系统，将物料预先装入吊具，其特征在于，包括：

物料信息获取模块，用于获取待存储物料的种类及其数量；

物料分类模块，用于按照所述待存储物料的单件重量和形状尺寸对所述待存储物料进行分类，得到多个重量和体积等级不同的堆叠类；

堆叠姿态确定模块，用于从每种待存储物料的平稳放置姿态中确定出重心最低的姿态作为该种物料的堆叠姿态；

堆叠序列生成模块，用于按照所有所述堆叠类的重量等级从高到低以及同一所述堆叠类内待存储物料体积从大到小的顺序生成待存储物料堆叠序列；

物料堆叠控制模块，用于按所述堆叠序列控制第一堆叠执行设备将物料以相应的所述堆叠姿态进行在堆料区吊具的物料堆叠；

叠姿态指的是物料堆叠在吊具上时的姿态，其会从平稳放置姿态中选出；

平稳放置姿态指的是物料能够不借助外力地放置于平地上而不会发生倾倒的姿态。

6.如权利要求5所述的物料堆叠自主生成系统，其特征在于，所述物料分类模块通过以下步骤对所述待存储物料进行分类并得到多个重量和体积等级不同的堆叠类：

步骤210，依据所述单件重量和形状尺寸生成每种待存储物料的重量-体积的坐标点，得到待存储物料的散点图，并将每个坐标点作为一个候选类；

步骤220，获取每两个候选类的中心坐标之间的直线距离和在体积轴方向上的体积距离，将所述直线距离最近且所述体积距离未超过距离阈值的两个候选类合并为同一候选类，然后对该合并得到的候选类进行中心坐标的更新；

步骤230，重复所述步骤220直至每两个候选类的所述体积距离均超出距离阈值，将当前的所有候选类作为堆叠类。

7.如权利要求6所述的物料堆叠自主生成系统，其特征在于，该系统还包括：装载方式划分模块，用于在所述物料分类模块得到多个所述堆叠类后，将多个所述堆叠类划分为盘载类和箱载类；并且，

所述堆叠序列生成模块在生成待存储物料堆叠序列时：分别生成所述盘载类的盘载堆叠序列和所述箱载类的箱载堆叠序列；

所述物料堆叠控制模块包括盘载物料堆叠控制单元和箱载物料堆叠控制单元，在所述物料堆叠控制模块控制第一堆叠执行设备进行在堆料区吊具的物料堆叠时：所述盘载物料堆叠控制单元按照所述盘载堆叠序列进行盘载物料在盘载吊具上的物料堆叠，所述箱载物料堆叠控制单元按照所述箱载堆叠序列进行箱载物料在箱载吊具内的物料堆叠。

8.如权利要求7所述的物料堆叠自主生成系统，其特征在于，所述箱载物料堆叠控制单元通过以下方式进行箱载物料在箱载吊具内的物料堆叠：按从底向顶的次序在料箱中进行物料层之间的堆叠，直至物料层中下一物料的装载超出料箱最大起重量或超出料箱装载空间；按所述箱载堆叠序列提取物料，并按从外缘向中心的次序进行物料的依次放置得到物料层；

所述箱载物料堆叠控制单元通过以下步骤按从外缘向中心的次序进行物料的依次放置得到物料层：

步骤A1，获取料箱内当前最上层已堆叠物料的顶面区域，将高度相同且具有相邻边的顶面区域合并，并且将各顶面区域投影到料箱水平面上，得到包含区域高度信息的二维水平堆叠面；

步骤A2，以料箱的其中一个棱角位置作为起始位置，按箱载堆叠序列中的排序提取物料，并在基于该物料的高度和起始位置的区域高度信息判断出提取的物料未超出料箱装载空间时，以第一时针方向及向内螺旋的方式依序对序列中的物料进行排布；

步骤A3，在完成向内螺旋排布后，获取上一物料层的未被当前物料层覆盖的顶面区域，按箱载堆叠序列中物料的排序将物料补充排布至能够容纳物料的未被覆盖顶面区域。

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