CN114803525B - 一种码垛机器人的控制方法及码垛机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种码垛机器人的控制方法及码垛机器人，控制方法包括：确定托盘的尺寸和需要码垛的层数；步骤S1：基于物料每个表面的面积，判断托盘能否容纳物料，若能执行步骤S2，若否执行步骤ST；步骤S2：基于需要码垛的层数，按照预定规则将物料放置在托盘上，之后执行步骤S3；步骤S3：基于物料每个表面的面积，判断托盘剩余的空间能否容纳物料，若能，执行步骤S4,若否执行步骤ST；步骤S4:基于需要码垛的层数，按照预定规则将物料放置在托盘的剩余空间，之后执行步骤S5；步骤S5；重复步骤S3和步骤S4，直至托盘的剩余空间不能容纳最后一个物料的最小的一个侧面，执行步骤ST；步骤ST：退出。
Description
技术领域
本发明属于码垛机器人控制技术领域，更具体地，涉及一种码垛机器人的控制方法及码垛机器人。
背景技术
中小型工业零部件在运输周转过程中一般放置于规格尺寸标准化的料箱内，这些料箱多为塑料材质，且有多种规格尺寸以便放置不同大小工件；为了方便料箱的搬运和码放，料箱上方一般开设有抓取孔，便于自动化设备的夹爪进行抓取。
一般情况下，零部件加工厂将装满工件的料箱通过辊道线运输到仓库，仓库将料箱整齐码放于托盘上，托盘再通过叉车运输，进行装车然后运输至装配厂。装配厂在处理料箱时，一般进行两个过程，拆料箱和码料箱，拆料箱是将托盘上码放规整的料箱一个一个地搬运至辊道线；码料箱是将空料箱从辊道线上整齐地码放在托盘上以返回零部件厂再利用。因此，无论零部件加工厂还是装配厂，都需要自动化的拆码垛系统。
传统的加工厂目前还是以人工方式进行料箱拆垛和码垛，也有一些采用集成工业机器人和视觉的自动化拆码垛系统，但是这些系统一般仅对规格单一的料箱按照既定规则进行码放。
因此，期待一种码垛机器人的控制方法，能够码放不同尺寸的料箱。
发明内容
本发明的目的在于解决如何对不同尺寸的料箱进行码垛。
为了实现上述目的，本发明提供一种码垛机器人的控制方法及码垛机器人。
根据本发明的第一方面，提供了一种码垛机器人的控制方法,用于控制所述码垛机器人将物料放置在托盘上，其中所述物料为长方体，所述控制方法包括：
步骤S0：确定所述托盘的尺寸和需要码垛的层数；
步骤S1：获取当前物料的外轮廓图形，并计算所述物料每个表面的面积，基于所述每个表面的面积，判断所述托盘能否容纳所述物料，若能执行步骤S2，若否执行步骤ST；
步骤S2：基于需要码垛的层数，按照预定规则将所述物料放置在所述托盘上，且所述物料沿所述托盘的边缘摆放，之后执行步骤S3；
步骤S3：获取当前物料的外轮廓图形，并计算所述物料每个表面的面积，基于所述每个表面的面积，判断所述托盘剩余的空间能否容纳所述物料，若能，执行步骤S4,若否执行步骤ST；
步骤S4:基于需要码垛的层数，按照预定规则将所述物料放置在所述托盘的剩余空间，之后执行步骤S5；
步骤S5；重复步骤S3和步骤S4，直至所述托盘的剩余空间不能容纳最后一个所述物料的最小的一个侧面，执行步骤ST；
步骤ST：退出。
可选方案中，需要码垛的层数为1层，所述步骤S2和所述步骤S4中，所述预定规则为：将所述物料放置在所述托盘上时，使所述物料与所述托盘接触的表面为所述托盘能够容纳的所述物料最小的一侧表面。
可选方案中，若所述物料的最长边大于最短边长度的3倍，所述预定规则为：将所述物料放置在所述托盘上时，使所述物料与所述托盘接触的表面为所述托盘能够容纳的所述物料次小的一侧表面。
可选方案中，需要码垛的层数大于1层，所述步骤S2和所述步骤S4中，所述预定规则为：将所述物料放置在所述托盘上时，使所述物料与所述托盘接触的表面为所述托盘能够容纳的所述物料最大的一侧表面。
可选方案中，在所述步骤S5之后，步骤ST之前还包括步骤S6，
步骤S6：获取当前物料的外轮廓图形，以高度最小为摆放原则，判断将当前物料放置在托盘已有物料上之后，所述托盘的总高度是否超出阈值，若不超出阈值，将所述物料放在所述托盘的已有物料上，若超出阈值则执行步骤ST。
可选方案中，步骤S6中，判断将当前物料放置在托盘已有物料上之后，所述托盘的高度是否超出阈值，若不超出阈值，将所述物料放在所述托盘的已有物料上包括：
确定所述托盘上每一个已有物料的高度，在高度满足阈值要求的所有物料中，选择上表面大于待放置的所述物料的面积的物料作为当前物料的放置对象。
可选方案中，步骤S4中，将当前物料放置在所述托盘已有物料的边缘或将当前物料放置在所述托盘的边缘。
根据本发明的第二方面，提供了一种码垛机器人，所述码垛机器人上设置有处理器，所述处理器用于执行上述的码垛机器人的控制方法。
本发明的有益效果在于：
本发明通过先获取长方体物料的外轮廓形状，计算出物料三个表面(由于对称)的面积，基于每个表面的面积，以及托盘的剩余空间及预定规则，将物料放置在托盘合适的位置上。本发明能够堆码不同尺寸的物料，并根据不同的堆码要求，优化堆码方案，使堆码策略灵活，既能够保证堆码数量和稳定性又能够充分利用托盘的剩余空间。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的实施例的一种码垛机器人的控制方法的实现流程图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1示出了本发明一实施例的一种码垛机器人的控制方法的流程图，参照图1，该方法用于控制所述码垛机器人将物料放置在托盘上，其中所述物料为长方体，所述控制方法包括：
步骤S0：确定所述托盘的尺寸和需要码垛的层数；
步骤S1：获取当前物料的外轮廓图形，并计算所述物料每个表面的面积，基于所述每个表面的面积，判断所述托盘能否容纳所述物料，若能执行步骤S2，若否执行步骤ST；
步骤S2：基于需要码垛的层数，按照预定规则将所述物料放置在所述托盘上，且所述物料沿所述托盘的边缘摆放，之后执行步骤S3；
步骤S3：获取当前物料的外轮廓图形，并计算所述物料每个表面的面积，基于所述每个表面的面积，判断所述托盘剩余的空间能否容纳所述物料，若能，执行步骤S4,若否执行步骤ST；
步骤S4:基于需要码垛的层数，按照预定规则将所述物料放置在所述托盘的剩余空间，之后执行步骤S5；
步骤S5；重复步骤S3和步骤S4，直至所述托盘的剩余空间不能容纳最后一个所述物料的最小的一个侧面，执行步骤ST；
步骤ST：退出。
具体地，本实施例需要堆码的物料为长方体，属于规则且常见的箱型。首先执行步骤S0：确定所述托盘的尺寸和需要码垛的层数。以需要堆码的层数为1层为例，执行以下步骤。执行步骤S1：获取当前物料的外轮廓图形，并计算所述物料每个表面的面积，基于所述每个表面的面积，判断所述托盘能否容纳所述物料，若能执行步骤S2，若否执行步骤ST。步骤ST为退出的步骤。通过图像传感设备获取当前物料的外轮廓图形，图像传感设备将图像数据信息发送给安装在码垛机器人中的处理器，处理器计算物料每个表面的面积(3个不同的面积)，根据码垛的层数，选择物料相应的表面作为接触面将物料放置在托盘上，若托盘的尺寸小于最小一侧的表面积，则认为托盘无法放置物料，执行退出步骤。否则，将物料放置在托盘上时，使所述物料与所述托盘接触的表面为所述托盘能够容纳的所述物料最小的一侧表面。若物料为细长条形，考虑到物料放置的稳定性，若所述物料的最长边大于最短边长度的3倍，所述预定规则为：将所述物料放置在所述托盘上时，使所述物料与所述托盘接触的表面为所述托盘能够容纳的所述物料次小的一侧表面。将所述物料放置在所述托盘上，使所述物料沿所述托盘的边缘摆放。第一个物料放置好后，获取下一个物料的外轮廓图形，并计算所述物料每个表面的面积，基于所述每个表面的面积，判断所述托盘剩余的空间能否容纳所述物料，若能，则将物料最小的一侧表面作为接触面放置在托盘的剩余空间，可以将当前物料放置在所述托盘已有物料的边缘或将当前物料放置在所述托盘的边缘。继续获取下一个物料，直至所述托盘的剩余空间不能容纳最后一个所述物料的最小的一个侧面，执行退出步骤。
在另一个实例中，需要码垛的层数大于1层，依次执行步骤S0，步骤S1，步骤S2，其中步骤S2中预定规则为：将所述物料放置在所述托盘上时，使所述物料与所述托盘接触的表面为所述托盘能够容纳的所述物料最大的一侧表面。之后执行步骤S3和步骤S4，获取下一个物料的外轮廓图形，并计算所述物料每个表面的面积，基于所述每个表面的面积，判断所述托盘剩余的空间能否容纳所述物料，若能，将所述物料最大的一侧表面作为接触面放置在托盘的剩余空间。将当前物料放置在所述托盘已有物料的边缘或将当前物料放置在所述托盘的边缘。继续获取下一个物料，直至所述托盘的剩余空间不能容纳最后一个所述物料的最大的一个侧面，判断托盘的剩余空间能够容纳次大的侧面，若能，将次大的侧面作为接触面放置在托盘上，第一层摆放结束。若次大的侧面托盘也容纳不下，则判断最小的侧面托盘能否容纳，若能，则将最小的侧面作为接触面放置在托盘上，第一层摆放结束，若不能，第一层也摆放结束。进行第二层的摆放，执行步骤S6：获取当前物料的外轮廓图形，以高度最小为摆放原则，判断将当前物料放置在托盘已有物料上之后，所述托盘的总高度是否超出阈值，若不超出阈值，将所述物料放在所述托盘的已有物料上，若超出阈值则执行步骤ST。优选实例中，步骤S6中，判断将当前物料放置在托盘已有物料上之后，所述托盘的高度是否超出阈值，若不超出阈值，将所述物料放在所述托盘的已有物料上包括：确定所述托盘上每一个已有物料的高度，在高度满足阈值要求的所有物料中，选择上表面大于待放置的所述物料的面积的物料作为当前物料的放置对象。这种方式可以增加物料摆放的稳定性。第二层摆放完成后，继续摆放第三层、第四层等，以后各层的摆放原则与第二层的摆放原则相同，直至托盘的高度超出阈值，则码垛结束。
本实施例通过先获取长方体物料的外轮廓形状，计算出物料三个表面(由于对称)的面积，基于每个表面的面积，以及托盘的剩余空间及预定规则，将物料放置在托盘合适的位置上。本发明能够堆码不同尺寸的物料，并根据不同的堆码要求，优化堆码方案，使堆码策略灵活，既能够保证堆码数量和稳定性又能够充分利用托盘的剩余空间。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (5)
1.一种码垛机器人的控制方法，用于控制所述码垛机器人将物料放置在托盘上，其特征在于，所述物料为长方体，所述控制方法包括：
步骤S0：确定所述托盘的尺寸和需要码垛的层数；
步骤S1：获取当前物料的外轮廓图形，并计算所述物料每个表面的面积，基于所述每个表面的面积，判断所述托盘能否容纳所述物料，若能执行步骤S2，若否执行步骤ST；
步骤S2：基于需要码垛的层数，按照预定规则将所述物料放置在所述托盘上，且所述物料沿所述托盘的边缘摆放，之后执行步骤S3；
步骤S3：获取当前物料的外轮廓图形，并计算所述物料每个表面的面积，基于所述每个表面的面积，判断所述托盘剩余的空间能否容纳所述物料，若能，执行步骤S4,若否执行步骤ST；
步骤S4:基于需要码垛的层数，按照预定规则将所述物料放置在所述托盘的剩余空间，之后执行步骤S5；
步骤S5；重复步骤S3和步骤S4，直至所述托盘的剩余空间不能容纳最后一个所述物料的最小的一个侧面，执行步骤ST；
步骤ST：退出；
需要码垛的层数为1层，所述步骤S2和所述步骤S4中，所述预定规则为：将所述物料放置在所述托盘上时，使所述物料与所述托盘接触的表面为所述托盘能够容纳的所述物料最小的一侧表面；
需要码垛的层数大于1层，所述步骤S2和所述步骤S4中，所述预定规则为：将所述物料放置在所述托盘上时，使所述物料与所述托盘接触的表面为所述托盘能够容纳的所述物料最大的一侧表面。
2.根据权利要求1所述的码垛机器人的控制方法，其特征在于，需要码垛的层数大于1层，在所述步骤S5之后，步骤ST之前还包括步骤S6，
步骤S6：获取当前物料的外轮廓图形，以高度最小为摆放原则，判断将当前物料放置在托盘已有物料上之后，所述托盘的总高度是否超出阈值，若不超出阈值，将所述物料放在所述托盘的已有物料上，若超出阈值则执行步骤ST。
3.根据权利要求2所述的码垛机器人的控制方法，其特征在于，所述步骤S6中，判断将当前物料放置在托盘已有物料上之后，所述托盘的高度是否超出阈值，若不超出阈值，将所述物料放在所述托盘的已有物料上包括：
确定所述托盘上每一个已有物料的高度，在高度满足阈值要求的所有物料中，选择上表面大于待放置的所述物料的面积的物料作为当前物料的放置对象。
4.根据权利要求1所述的码垛机器人的控制方法，其特征在于，所述步骤S4中，将当前物料放置在所述托盘已有物料的边缘或将当前物料放置在所述托盘的边缘。
5.一种码垛机器人，其特征在于，所述码垛机器人上设置有处理器，所述处理器用于执行如权利要求1-4任一项所述的码垛机器人的控制方法。
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