CN113733043A - 一种自动化递送机器人及其自动驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种自动化递送机器人及其自动驱动方法，包括：在场景地图上标记动作变化点，动作变化点包括预设的自动化递送机器人停靠的站点和引导装置的起始点，站点上设置有条码；获取自动化递送机器人当前位置信息和引导装置的起始点并发送给路径规划模块，路径规划模块结合场景地图的信息生成行驶路线，将行驶路线发送至控制器；控制器控制自动化递送机器人按照行驶路线行驶；自动化递送机器人行驶至引导装置的起始点后，视觉导航装置开始检测引导装置，同时，条码传感器开启检测；自动化递送机器人沿引导装置行驶，当条码传感器检测到条码时，自动化递送机器人停止行驶。

Description

一种自动化递送机器人及其自动驱动方法

技术领域

本发明涉及机器人及自动导航技术领域，尤其涉及一种自动化递送机器人及其自动驱动方法。

背景技术

递送机器人目前主要有5大定位技术：1)超声波导航定位技术，在机器人身上安装有超声波发射器与接收器，通过超声波发射与接收的时间差计算出机器人与前方障碍物的距离，需要在机器人四周围安装多对超声波发射器与接收器才能实现机器人定位，超声波定位精度一般在5厘米以内；2)视觉导航定位技术，视觉导航定位系统的工作原理简单说来就是对机器人周边的环境进行光学处理，先用摄像头进行图像信息采集，将采集的信息进行压缩，然后将它反馈到一个由神经网络和统计学方法构成的学习子系统，再由学习子系统将采集到的图像信息和机器人的实际位置联系起来，完成机器人的自主导航定位功能。视觉导航定位需要安装多套摄像头，成本相对较高。3)GPS全球定位系统，一般采用伪距差分动态定位法，用基准接收机和动态接收机共同观测4颗GPS卫星，按照一定的算法即可求出某时某刻机器人的三维位置坐标。GPS定位适用于室外环境的定位，对于室内环境由于GPS信号弱而定位失败。4)激光导航定位技术，激光定位技术与超声波定位类似，也是通过发射与接收的时间差来完成机器人与障碍物的距离测试，其定位精度可达到30毫米。5)UWB定位技术，通过部署多个UWB基站，采用不同UWB基站的信号到达UWB标签的时间差来完成对UWB标签的定位，定位精度可达到10厘米。

递送机器人目前常用的定位技术存在设备成本高，定位精度不够高等问题，应用场景有限。为提升递送机器人的定位精度，有方案提出采用多个二维码进行定位的方法：通过布置多个二维码，递送机器人不断扫描所布置的二维码，对二维码图像进行解析，通过二维码信息得到定位信息。但是，由于基于二维码的定位技术中需要多个二维码辅助定位，运算量较大，需要功能更强的计算机系统来完成定位运算，且基于多个二维码的定位技术未明确可达到的定位精度。

综上，目前存在的递送机器人定位技术普遍存在设备成本高、定位精度不够高的问题。

发明内容

有鉴于此，为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种自动化递送机器人及其自动驱动方法。

所述自动化递送机器人的自动驱动方法包括：

在场景地图上标记自动化递送机器人的动作变化点，所述动作变化点包括预设的自动化递送机器人停靠的站点和引导装置的起始点，其中，所述站点上设置有条码；

获取所述自动化递送机器人当前位置信息和所述引导装置的起始点并发送给所述自动化递送机器人的路径规划模块，所述路径规划模块结合所述场景地图的信息生成行驶路线，将所述行驶路线发送至所述自动化递送机器人的控制器；

所述控制器控制所述自动化递送机器人按照所述行驶路线行驶；

所述自动化递送机器人行驶至所述引导装置的起始点后，所述自动化递送机器人的视觉导航装置开始检测所述引导装置，同时，所述自动化递送机器人的条码传感器开启检测；

所述自动化递送机器人沿所述引导装置行驶，当所述条码传感器检测到所述条码时，所述自动化递送机器人停止行驶。

执行“在场景地图上标记自动化递送机器人的动作变化点”操作前，还包括：获取当前场景对应的点云地图；

对所述自动化递送机器人的激光传感器的原始数据进行优化；

所述激光传感器进行扫描并将扫描得到的激光传感器数据拼接到所述点云地图中，完成对所述点云地图的更新；

对所述点云地图中的所述激光传感器数据进行误差纠正，形成所述场景地图。对获取的点云地图进行更新构建能够免从云端服务器中获取的点云地图与当前场景的实际情况之间存在误差，影响自动化递送机器人的自动驱动操作。

所述自动化递送机器人停止行驶后，还包括：

所述自动化递送机器人的机械手从所述自动化递送机器人的AGV货架抓取货物，所述机械手转向所述站点货架方向，所述机械手将所述货物放到所述站点货架上，所述机械手转回所述AGV货架方向，以此循环，直至将所述AGV货架上的所有货物放到所述站点货架上；

或，所述机械手转向所述站点货架方向，所述机械手从所述站点货架上抓取货物，所述机械手转向所述AGV货架方向，所述机械手将所述货物放到所述AGV货架上，所述机械手转回所述站点货架方向，以此循环，直至将所述站点货架上的所有货物取到所述AGV货架上。

优选地，所述路径规划模块包括最短路径算法单元，所述路径规划模块生成的所述行驶路线为所述自动化递送机器人当前位置和所述引导装置的起始点之间的最短路径。

所述引导装置为荧光带，所述视觉导航装置为荧光带传感器。荧光带易于安装，硬件成本低；采用荧光带引导机器人行驶，能够使机器人的姿态与站点货架保持平行。

一种自动化递送机器人，用于执行上述自动驱动方法，包括：AGV模块、路径规划模块、视觉导航装置和条码传感器，所述AGV模块连接所述路径规划模块、所述视觉导航装置和所述条码传感器；

所述AGV模块用于获取当前场景对应的点云地图、在所述场景地图上标记自动化递送机器人的动作变化点和用于控制所述自动化递送机器人行驶；

所述路径规划模块用于根据所述自动化递送机器人当前位置信息、目标行驶点位置和所述场景地图的信息生成行驶路线；

所述视觉导航装置用于检测引导装置；

所述条码传感器用于检测条码。

进一步，还包括激光传感器和误差纠正模块；所述激光传感器对当前场景进行扫描得到激光传感器数据，所述激光传感器数据用于更新点云地图；

所述误差纠正模块用于对所述点云地图中的所述激光传感器数据进行误差纠正。

所述自动化递送机器人设置有AGV货架和机械手；所述AGV货架用于放置货物；

所述机械手用于：从所述AGV货架上抓取货物放到所述自动化递送机器人停靠的站点货架上，或，从所述站点货架上抓取货物放到所述AGV货架上。

优选地，所述路径规划模块包括最短路径算法单元，所述最短路径算法单元用于根据所述场景地图的信息生成所述自动化递送机器人当前位置与所述目标行驶点之间的最短路径。所述视觉导航装置为荧光带传感器。

综上所述，本发明的自动化递送机器人及其自动驱动方法具有以下有益效果：通过激光、引导装置、条码三种方式组合定位，定位精度高，能够达到10毫米以内。优选地，采用荧光带作为引导装置，荧光带易于安装，硬件成本低，采用荧光带引导自动化递送机器人行驶，能够使自动化递送机器人的姿态与站点货架保持平行。进一步，自动化递送机器人结构简单，稳定可靠，执行操作的效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的自动化递送机器人的结构示意图；

图2为本发明的自动化递送机器人的另一角度的结构示意图；

图3为本发明的自动化递送机器人获取点云地图并进行更新构建得到场景地图的流程示意图；

图4为本发明的自动化递送机器人自动驱动方法中自动化递送机器人自动导航的流程示意图。

附图标记：

1-自动导航车；2-驱动轮；3-视觉导航装置；4-条码传感器；5-激光传感器；6-AGV货架；7-机械手；81-数据接口；82-充电口；83-电源按钮。

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。

本发明针对现有技术的不足，提出了一种自动化递送机器人及其自动驱动方法。本发明提供了一种自动化递送机器人，包括自动导航车(AGV)、AGV货架、机械手、驱动轮、视觉导航装置、条码传感器和激光传感器，本实施例的自动化递送机器人适用于设置有引导装置的场景中，引导装置的路径上设置有自动化递送机器人停靠的站点的定点位置，该定点位置上设置有条码，站点旁设置有对应站点的站点货架。

可选地，站点货架上也可以设置有条码，自动化递送机器人设置有识别装置用于识别站点货架的条码，可以通过识别站点货架上的条码获取站点货架的信息，包括需要从站点货架取货或是放货到站点货架上。条码可以包括一维条码和二维条码。

实施例1

参见图1和图2，本实施例提供的自动化递送机器人的主体为一自动导航车1，自动导航车1底部安装有驱动轮2、视觉导航装置3和条码传感器4，其中，驱动轮2用于带动自动化递送机器人行驶，视觉导航装置3用于检测安装在地面的引导装置，条码传感器4用于检测引导装置上的条码。自动导航车1上安装有激光传感器5、AGV货架6和机械手7，激光传感器5对当前场景进行扫描得到激光传感器5数据用于更新点云地图，AGV货架6用于放置货物，机械手7用于从AGV货架6上抓取货物放到站点货架上或者从站点货架上抓取货物放到AGV货架6上。

自动导航车1设置有多个模块，包括：AGV模块和路径规划模块。

AGV模块连接路径规划模块、视觉导航装置3和条码传感器4，AGV模块能够用于获取当前场景对应的点云地图、在场景地图上标记自动化递送机器人的动作变化点和用于控制自动化递送机器人行驶。

具体地，AGV模块包括数据接收单元、标记模块和控制器。数据接收单元能够与云端服务器连接获取当前场景对应点云地图，可以是在自动导航车1上设置无线连接模块与云端服务器连接，或在自动导航车1上设置数据接口81，通过有线连接的方式连接设置有云端服务器的设备。对点云地图进行更新、误差纠正能够得到当前场景匹配的场景地图。

通过标记模块在场景地图上标记自动化递送机器人的动作变化点，动作变化点包括自动化递送机器人停靠的站点和引导装置的起始点。行驶至动作变化点时自动化递送机器人的动作将发生变化，如：行驶至引导装置的起始点时自动化递送机器人的车头像引导装置上的站点方向旋转，视觉导航装置3开始检测引导装置；行驶至站点的位置时自动递送化机器人停止行驶，然后执行货物的取放操作。

控制器用于控制驱动轮2带动自动化递送机器人行驶，包括根据路径规划模块生成的行驶路径行驶、沿引导装置行驶和在条码传感器4检测到条码时停止行驶。

路径规划模块在接收到自动化递送机器人当前位置信息和目标行驶点位置时，结合场景地图的信息进行路径规划，生成行驶路径发送至控制器。优选地，路径规划模块包括最短路径算法单元，能够生成自动化递送机器人当前位置与目标行驶点之间的最短路径。

其中，对点云地图进行更新、误差纠正能够得到与当前场景匹配的场景地图包括：数据预处理：对激光传感器5的原始数据进行优化，剔除其中的一些有问题的数据；数据匹配：激光传感器5进行扫描得到激光传感器5数据，将新获取的激光传感器5数据拼接到原始的点云地图中，完成对点云地图的更新；误差纠正处理：采用SLAM算法对更新后的点云地图中的激光传感器5数据进行误差纠正，得到与当前场景匹配的场景地图。

在本实施例中，激光传感器5为激光雷达，引导装置为荧光带，视觉导航装置3为荧光带传感器。自动化递送机器人通过激光、荧光带、条码三种方式组合定位的定位精度高，可达到10毫米以内，且荧光带易于安装，硬件成本低，荧光带引导机器人行驶，机器人的姿态与站点货架保持平行。本实施例的自动化递送机器人的结构简单，稳定可靠，效率高。

自动化递送机器人还设置有充电口82、电源按钮83等结构。在一些实施例中，充电口82和电源按钮83设置在自动导航车1上，自动导航车1的电路与机械手7等自动化递送机器人的其他结构的电路连接，电源按钮83用于控制整个自动化递送机器人的电源开闭。

实施例2

本实施例提供了一种自动化递送机器人的驱动方法，对实施例1提供的自动化递送机器人进行驱动控制。

本实施例以自动化递送机器人在一个新场景中执行自动化递送操作为例。

参见说明书附图3，为自动化递送机器人获取点云地图并进行更新构建得到场景地图的流程示意图。

S1：获取当前场景对应的点云地图。具体可以是自动化递送机器人通过数据接收单元与云端服务器连接获取云端服务器中存储的当前场景对应的点云地图。可以是在自动导航车1上设置无线连接模块与云端服务器连接，或在自动导航车1上设置数据接口81，通过有线连接的方式连接设置有云端服务器的设备。

S2：激光传感器5扫描得到当前场景的相关数据信息，对点云地图进行更新得到与当前场景匹配的场景地图。

为避免从云端服务器中获取的点云地图与当前场景的实际情况之间存在误差，影响自动化递送机器人的自动驱动操作，进行自动化递送机器人的自动驱动之前需要对获取的点云地图进行更新构建。在本实施例中，采用自动化递送机器人的激光传感器5扫描获取当前场景的相关数据信息，对点云地图进行更新。

S21：读取激光传感器5中存储的原始数据，对原始数据进行优化，从而剔除其中存在问题的数据。在本实施例中，激光传感器5为激光雷达，采用中值滤波算法对激光传感器5的原始数据进行优化。

S22：激光传感器5进行扫描，并将扫描得到的激光传感器5数据拼接到点云地图中，完成对点云地图的更新。

S23：对点云地图中的激光传感器5数据进行误差纠正，形成场景地图。具体地，为采用SLAM算法对激光传感器5数据进行误差纠正。完成误差纠正操作后得到的地图为与当前场景匹配的场景地图。

获得当前场景对应的场景地图后自动化递送机器人能够依据场景地图进行自动驱动，完成自动导航至站点然后进行取货操作或放货操作。参见说明书附图4，为自动化递送机器人自动驱动方法中自动化递送机器人自动导航的流程示意图。

a：在场景地图上标记自动化递送机器人的动作变化点，动作变化点包括预设的自动化递送机器人停靠的站点和引导装置的起始点，其中，站点上设置有条码。自动化递送机器人行驶到动作变化点时自动化递送机器人的行驶动作将发生变化，例如：自动化递送机器人行驶到站点位置时将停止行驶。

b：获取自动化递送机器人当前位置信息和目标行驶点并发送给自动化递送机器人的路径规划模块，路径规划模块结合所述场景地图的信息生成行驶路线，将行驶路线发送至自动化递送机器人的控制器。目标行驶点为引导装置的起始点。优选地，路径规划模块包括最短路径算法单元，通过自动算法单元生成自动化递送机器人当前位置与目标行驶点之间的最短路径。

c：控制器控制自动化递送机器人按照路径规划模块生成的行驶路线行驶。本实施例采用上述激光SLAM导航方案进行自动化递送机器人的定位引导，定位精度可达到30毫米以内。

d：自动化递送机器人行驶至引导装置的起始点后，控制器控制自动化递送机器人的车头向引导装置上的站点方向旋转。自动化递送机器人的视觉导航装置3开始检测引导装置，同时，自动化递送机器人的条码传感器4开启检测。

e：自动化递送机器人沿引导装置行驶，当条码传感器4检测到条码时，自动化递送机器人停止行驶。站点的定点位置设置在引导装置的路径上，通过引导装置定位前进方向能够将自动化递送机器人引导至站点旁停靠。在本实施例中，引导装置为荧光带，视觉导航装置3为荧光带传感器，荧光带易于安装，硬件成本低；荧光带引导机器人行驶，机器人的姿态与站点货架保持平行。本实施例中通过激光、荧光带、条码三种方式组合定位，定位精度高，能够达到10毫米以内。

自动化递送机器人停止行驶后，可执行放货操作或取货操作：

自动化递送机器人的机械手7从自动化递送机器人的AGV货架6抓取货物，机械手7转向所述站点货架方向，机械手7将所述货物放到所述站点货架上，机械手7转回AGV货架6方向，以此循环，直至将AGV货架6上的所有货物放到站点货架上。或，机械手7转向站点货架方向，机械手7从站点货架上抓取货物，机械手7转向AGV货架6方向，机械手7将货物放到AGV货架6上，机械手7转回站点货架方向，以此循环，直至将站点货架上的所有货物取到AGV货架6上。

在一些实施例中，站点货架上也可以设置有条码，自动化递送机器人设置有识别装置用于识别站点货架的条码，可以通过识别站点货架上的条码获取站点货架的信息，包括需要从站点货架取货或是放货到站点货架上。自动化递送机器人停止行驶后，在执行放货操作或取货操作之前，先通过识别装置识别站点货架上的二维码，获取站点货架上的信息，然后根据信息对应选择执行放货操作或取货操作。

当一个场景内包括多个站点货架时，还可以包括在一个站点货架完成取货操作或放货操作后对改站点进行标记。然后依据场景地图获取其他站点设置的引导装置的起始点，然后自动导航至站点进行取货操作或放货操作。

综上所述，本发明提供的自动化递送机器人及其自动驱动方法通过激光、引导装置、条码三种方式组合定位，定位精度高，能够达到10毫米以内。优选地，采用荧光带作为引导装置，荧光带易于安装，硬件成本低，采用荧光带引导自动化递送机器人行驶，能够使自动化递送机器人的姿态与站点货架保持平行。进一步，自动化递送机器人结构简单，稳定可靠，执行操作的效率高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，除了以上实施例以外，还可以具有不同的变形例，以上实施例的技术特征可以相互组合，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动化递送机器人的自动驱动方法，其特征在于，所述自动驱动方法包括：

在场景地图上标记自动化递送机器人的动作变化点，所述动作变化点包括预设的自动化递送机器人停靠的站点和引导装置的起始点，其中，所述站点上设置有条码；

获取所述自动化递送机器人当前位置信息和所述引导装置的起始点并发送给所述自动化递送机器人的路径规划模块，所述路径规划模块结合所述场景地图的信息生成行驶路线，将所述行驶路线发送至所述自动化递送机器人的控制器；

所述控制器控制所述自动化递送机器人按照所述行驶路线行驶；

所述自动化递送机器人行驶至所述引导装置的起始点后，所述自动化递送机器人的视觉导航装置开始检测所述引导装置，同时，所述自动化递送机器人的条码传感器开启检测；

所述自动化递送机器人沿所述引导装置行驶，当所述条码传感器检测到所述条码时，所述自动化递送机器人停止行驶。

2.根据权利要求1所述的自动化递送机器人的自动驱动方法，其特征在于，执行“在场景地图上标记自动化递送机器人的动作变化点”操作前，还包括：获取当前场景对应的点云地图；

对所述自动化递送机器人的激光传感器的原始数据进行优化；

所述激光传感器进行扫描并将扫描得到的激光传感器数据拼接到所述点云地图中，完成对所述点云地图的更新；

对所述点云地图中的所述激光传感器数据进行误差纠正，形成所述场景地图。

3.根据权利要求1所述的自动化递送机器人的自动驱动方法，其特征在于，所述自动化递送机器人停止行驶后，还包括：

所述自动化递送机器人的机械手从所述自动化递送机器人的AGV货架抓取货物，所述机械手转向所述站点货架方向，所述机械手将所述货物放到所述站点货架上，所述机械手转回所述AGV货架方向，以此循环，直至将所述AGV货架上的所有货物放到所述站点货架上；

或，所述机械手转向所述站点货架方向，所述机械手从所述站点货架上抓取货物，所述机械手转向所述AGV货架方向，所述机械手将所述货物放到所述AGV货架上，所述机械手转回所述站点货架方向，以此循环，直至将所述站点货架上的所有货物取到所述AGV货架上。

4.根据权利要求1所述的自动化递送机器人的自动驱动方法，其特征在于，所述路径规划模块包括最短路径算法单元，所述路径规划模块生成的所述行驶路线为所述自动化递送机器人当前位置和所述引导装置的起始点之间的最短路径。

5.根据权利要求1所述的自动化递送机器人的自动驱动方法，其特征在于，所述引导装置为荧光带，所述视觉导航装置为荧光带传感器。

6.一种自动化递送机器人，用于执行权利要求1-5任一项所述的自动驱动方法，其特征在于，包括：AGV模块、路径规划模块、视觉导航装置和条码传感器，所述AGV模块连接所述路径规划模块、所述视觉导航装置和所述条码传感器；

所述AGV模块用于获取当前场景对应的点云地图、在所述场景地图上标记自动化递送机器人的动作变化点和用于控制所述自动化递送机器人行驶；

所述路径规划模块用于根据所述自动化递送机器人当前位置信息、目标行驶点位置和所述场景地图的信息生成行驶路线；

所述视觉导航装置用于检测引导装置；

所述条码传感器用于检测条码。

7.根据权利要求6所述的自动化递送机器人，其特征在于，还包括激光传感器和误差纠正模块；

所述激光传感器对当前场景进行扫描得到激光传感器数据，所述激光传感器数据用于更新点云地图；

所述误差纠正模块用于对所述点云地图中的所述激光传感器数据进行误差纠正。

8.根据权利要求6所述的自动化递送机器人，其特征在于，所述自动化递送机器人设置有AGV货架和机械手；

所述AGV货架用于放置货物；

所述机械手用于：从所述AGV货架上抓取货物放到所述自动化递送机器人停靠的站点货架上，或，从所述站点货架上抓取货物放到所述AGV货架上。

9.根据权利要求6所述的自动化递送机器人，其特征在于，所述路径规划模块包括最短路径算法单元，所述最短路径算法单元用于根据所述场景地图的信息生成所述自动化递送机器人当前位置与所述目标行驶点之间的最短路径。

10.根据权利要求6所述的自动化递送机器人，其特征在于，所述视觉导航装置为荧光带传感器。

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