CN114971457A - 物资保障中心智能引导机器人仓储管理系统及其管理方法 - Google Patents

物资保障中心智能引导机器人仓储管理系统及其管理方法 Download PDF

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许鑫
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Abstract

本发明涉及物资保障中心智能引导机器人仓储管理系统及其管理方法，包括仓储管理系统和若干台仓储管理机器人，仓储管理机器人上搭载仓储管理系统，仓储管理机器人之间以及仓储管理机器人和仓储管理系统通过无线通信进行连接，本发明通过仓储管理机器人对人员进行导航及引领，通过仓储管理系统进行语音交互并进行仓库管理。同时本发明根据系统构建了包括仓储管理系统的物料信息录入、仓库库房的动态建图及目标点的标记和仓储管理机器人的自主导航的管理系统，构建的系统降低了原有管理系统的操作难度，同时降低了人工管理误差的干扰，大大提升日常仓储管理结果的稳定性和精确度。

Description

物资保障中心智能引导机器人仓储管理系统及其管理方法
技术领域
本发明属于智能管理技术领域，尤其是物资保障中心智能引导机器人仓储管理系统及其管理方法。
背景技术
目前大多数工程仓库的仓储还是采用比较传统的人为管理，人为地确定出库和入库物料的名称、时间、数量及操作人员、剩余物料数量等信息。耗费的人力物力成本较高，工作人员的记录方法存在差异，因此会存在一定的差异性。研发一款智能仓储管理的机器人可以有效的减少人力成本，提高仓储管理的效率，让施工物资的仓储情况变得更简易、更清晰。
工程项目管理需要与时俱进，优化管理和过程是必然的趋势。其中工程项目的物资管理也是工程实施的重要部分，传统的仓储管理模式，主要是对于人为管理的依赖，通过研发一款可以能运行仓储管理系统的机器人，可以在很大程度上减少仓储管理上的人力投入，达到降本增效的效果。针对仓储而言，目前大多是针对传统仓库和自动化立体仓库的优化管理和运作策略的研究，这就需要建立标准化的仓库，而对于仓储机器人在未知环境下建图、自适应导航及避障、智能仓储系统的研究则比较匮乏。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出物资保障中心智能引导机器人仓储管理系统及其管理方法，能够降低了原有管理系统的操作难度，降低人工管理误差的干扰，大大提升日常仓储管理结果的稳定性和精确度。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
物资保障中心智能引导机器人仓储管理系统，包括仓储管理系统和若干台仓储管理机器人，所述仓储管理机器人上搭载仓储管理系统，仓储管理机器人之间以及仓储管理机器人和仓储管理系统通过无线通信进行连接，用于仓库的智能管理和相关信息的同步，其中仓储管理系统用于语音交互和仓库管理，仓储管理机器人用于人员导航及引领。
而且，所述仓储管理系统包括：处理模块、登陆模块、物料管理模块、语音交互模块和数据交互模块，其中处理模块分别连接登陆模块、物料管理模块、语音交互模块和数据交互模块，语音交互模块连接物料管理模块；
登陆模块用于根据不同登陆用户的权限，对用户开放不同的功能，其中登录用户包括访客、管理员和超级管理员；
物料管理模块用于存储并展示物料的物料名、存放数量、存放仓库编号、单位、供应商信息和型号信息，同时存储并展示物料的出入库时间、数量和操作员信息；
语音交互模块用于接收使用人员语音中物料名称的关键字并进行查询，同时将查询得到的结果通过文字转语音的方式进行播报；
数据处理模块用于物料数据的输入以及导出。
而且，所述仓储管理机器人包括中央处理器、激光雷达、触控屏、超声波传感器、麦克风阵列、人体传感器和安防摄像头，其中，中央处理器分别连接激光雷达、触控屏、超声波传感器、麦克风阵列、人体传感器和安防摄像头的输出端；
激光雷达用于仓储管理机器人的导航引领和回桩充电，
触控屏用于接收操作员的输入信息，
超声波传感器采用US-100超声波传感器，用于在导航引领过程中对障碍物距离的检测，并进行实时避障，
麦克风阵列通过降噪及声源定位技术，完成清晰的拾音，并用于接收操作员的语音输入；
人体传感器，通过红外热释电来精准检测到机器人周围一定范围内是否有人经过，确保机器人运行的时候不会与相关人员发生碰撞；
安防摄像头包括高像素摄像头和长焦镜头，用于仓库图像和视频的采集。
而且，所述激光雷达通过SLAM算法完成对仓库的地图信息数据的动态建模，并通过特征点匹配的导航算法完成仓储管理机器人特定物资区域的导航引领及仓储管理机器人自主回桩充电。
物资保障中心智能引导机器人仓储管理系统的管理方法，包括仓储管理系统的物料信息录入、仓库库房的动态建图及目标点的标记和仓储管理机器人的自主导航。
而且，所述仓储管理系统的物料信息录入包括以下步骤：
步骤1.1、操作员使用管理员或者超级管理员账号，通过登陆模块进入仓储管理系统；
步骤1.2、操作员通过物料管理模块将仓库需要的信息输入至仓储管理系统中；
步骤1.3、仓储管理系统记录所有操作员输入的信息。
而且，所述步骤1.2中在操作员通过物料管理模块将仓库需要的信息输入至仓储管理系统的过程中，仓储管理系统根据操作员账号的权限记录操作员的名称以及每一步的操作时间；
所述步骤1.3中记录的信息能够通过表格形式进行导出。
而且，所述仓库库房的动态建图及目标点的标记包括以下步骤：
步骤2.1、选取一个位置作为仓储管理机器人起始及回桩充电位置，同时将此位置作为建图开始的位置；
步骤2.2、打开仓储管理机器人以及控制终端的电源，使用控制终端并通过IP地址和端口连接仓储管理机器人的无线网络，通过控制终端接收仓储管理机器人实时的建图信息；
步骤2.3、通过控制终端控制仓储管理机器人的行进路线，在仓储管理机器人进行行的过程中，仓储管理机器人通过激光雷达以及SLAM算法完成对仓库的地图信息数据的动态建模；
步骤2.4、在仓储管理机器人移动至控制终端设定的目标点后，通过控制终端添加目标点来记录目标点的参考系坐标以及目标点的名称。
而且，所述仓储管理机器人的自主导航包括以下步骤：
步骤3.1、仓储管理机器人通过麦克风阵列接收声音信息中的关键词，
步骤3.2、仓储管理机器人在建好的地图上寻找关键词的相关地点，规划路线并按照规划路线进行行进；
步骤3.3、仓储管理机器人在行进的过程中使用超声波传感器完成障碍物距离的检测，进行实时避障，直至到达步骤3.2中关键词的相关地点。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明包括仓储管理系统和若干台仓储管理机器人，仓储管理机器人上搭载仓储管理系统，仓储管理机器人之间以及仓储管理机器人和仓储管理系统通过无线通信进行连接，本发明通过仓储管理机器人对人员进行导航及引领，通过仓储管理系统进行语音交互并进行仓库管理。同时本发明根据系统构建了包括仓储管理系统的物料信息录入、仓库库房的动态建图及目标点的标记和仓储管理机器人的自主导航的管理系统，构建的系统降低了原有管理系统的操作难度，同时降低了人工管理误差的干扰，大大提升日常仓储管理结果的稳定性和精确度。
2本发明仓储管理机器人使用激光雷达并通过SLAM算法完成对仓库的地图信息数据的动态建模，并通过特征点匹配的导航算法完成仓储管理机器人特定物资区域的导航引领及仓储管理机器人自主回桩充电。
3、本发明仓储管理机器人使用US-100超声波传感器在导航引领过程中对障碍物距离的检测，完成实时避障的功能。
4、本发明仓储管理机器人使用麦克风阵列并通过降噪及声源定位技术，完成清晰的拾音，并判断说话人的具体位置，提升语音识别和人机对话系统的准确性。
5、本发明仓储管理机器人使用触控屏对人机交互的信息进行展示，使用安防摄像头拍摄环境以及人脸，提高系统的安全性能。
附图说明
图1为本发明的系统结构图；
图2为本发明的仓储管理机器人的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详述。
物资保障中心智能引导机器人仓储管理系统，如图1所示，包括仓储管理系统和若干台仓储管理机器人，所述仓储管理机器人上搭载仓储管理系统，仓储管理机器人之间以及仓储管理机器人和仓储管理系统通过无线通信进行连接，用于仓库的智能管理和相关信息的同步，其中仓储管理系统用于语音交互和仓库管理，仓储管理机器人用于人员导航及引领。
仓储管理系统包括：处理模块、登陆模块、物料管理模块、语音交互模块和数据交互模块，其中处理模块分别连接登陆模块、物料管理模块、语音交互模块和数据交互模块，语音交互模块连接物料管理模块。
登陆模块用于根据不同登陆用户的权限，对用户开放不同的功能，其中登录用户包括访客、管理员和超级管理员；访客可以通过语音指令或关键字查询的方式完成剩余物料信息数量、存放地点、物料出库入库时间、数量的查询，管理员在访客的基础之上具有添加/删除/修改物料名称、物料出库入库数量记录的权限，管理员可以通过账号密码及AI刷脸登录，超级管理员在管理员的权限基础之上还具有增加和删除管理员的权限，超级管理员仅可以通过账号和密码登陆。
物料管理模块用于存储并展示物料的物料名、存放数量、存放仓库编号、单位、供应商信息和型号信息，同时存储并展示物料的出入库时间、数量和操作员信息。
语音交互模块用于接收使用人员语音中物料名称的关键字并进行查询，同时将查询得到的结果通过文字转语音的方式进行播报。
数据处理模块用于物料数据的输入以及导出。
如图2所示，仓储管理机器人包括中央处理器、激光雷达、触控屏、超声波传感器、麦克风阵列、人体传感器和安防摄像头，其中，中央处理器分别连接激光雷达、触控屏、超声波传感器、麦克风阵列、人体传感器和安防摄像头的输出端。
激光雷达通过SLAM算法完成对仓库的地图信息数据的动态建模，并通过特征点匹配的导航算法完成仓储管理机器人特定物资区域的导航引领及仓储管理机器人自主回桩充电。
触控屏用于接收操作员的输入信息。
超声波传感器采用US-100超声波传感器，用于在导航引领过程中对障碍物距离的检测，并进行实时避障。
麦克风阵列通过降噪及声源定位技术，完成清晰的拾音，并用于接收操作员的语音输入，判断说话人的具体位置，以此提升语音识别和人机对话系统的准确性。
人体传感器，通过红外热释电来精准检测到机器人周围一定范围内是否有人经过，确保机器人运行的时候不会与相关人员发生碰撞。
安防摄像头包括高像素摄像头和长焦镜头，用于仓库图像和视频的采集，中央处理器内置有与采集镜头适配的图像处理模块。
物资保障中心智能引导机器人仓储管理系统的管理方法，包括仓储管理系统的物料信息录入、仓库库房的动态建图及目标点的标记和仓储管理机器人的自主导航。
仓储管理系统的物料信息录入包括以下步骤：
步骤1.1、操作员使用管理员或者超级管理员账号，通过登陆模块进入仓储管理系统。
步骤1.2、操作员通过物料管理模块将仓库需要的信息输入至仓储管理系统中。
在操作员通过物料管理模块将仓库需要的信息输入至仓储管理系统的过程中，仓储管理系统根据操作员账号的权限记录操作员的名称以及每一步的操作时间。
步骤1.3、仓储管理系统记录所有操作员输入的信息。本步骤中记录的信息能够通过表格形式进行Excel格式导出。
仓库库房的动态建图及目标点的标记包括以下步骤：
步骤2.1、选取一个位置作为仓储管理机器人起始及回桩充电位置，同时将此位置作为建图开始的位置。本步骤中选取的位置尽量要尽量保持平坦的位置，且充电桩需要固定粘在地面上，保证不会轻易晃动。
步骤2.2、打开仓储管理机器人以及控制终端的电源，使用控制终端并通过IP地址和端口连接仓储管理机器人的无线网络，通过控制终端接收仓储管理机器人实时的建图信息。
步骤2.3、通过控制终端控制仓储管理机器人的行进路线，在仓储管理机器人进行行的过程中，仓储管理机器人通过激光雷达以及SLAM算法完成对仓库的地图信息数据的动态建模。
本步骤在建图时，需要注意：⑴、仓储管理机器人多走产生闭环和重合的环路，环路回到原点后，保持机器人运动，不可立刻停止移动。环路回到原点后，若地图不闭合，则继续行走，直到闭合为止。
⑵、仓储管理机器人建图完毕后需要回到起点，即机器人的自身位置回到之前出发的同样位置。
⑶、仓储管理机器人优先走环境中包围面积较小的闭合环路。
步骤2.4、在仓储管理机器人移动至控制终端设定的目标点后，通过控制终端添加目标点来记录目标点的参考系坐标以及目标点的名称。
本步骤中通过控制终端可以通过PC端软件来修改已经建好的图，例如可以添加虚拟墙、虚拟障碍、轨道等，另外建图时可能会出现一些黑点，出现的原因可能是扫描地图时有人走过，这时可以通过“地图橡皮擦白色”来擦除。
仓储管理机器人的自主导航包括以下步骤：
步骤3.1、仓储管理机器人通过麦克风阵列接收声音信息中的关键词。
步骤3.2、仓储管理机器人在建好的地图上寻找关键词的相关地点，规划路线并按照规划路线进行行进。
步骤3.3、仓储管理机器人在行进的过程中使用超声波传感器完成障碍物距离的检测，进行实时避障，直至到达步骤3.2中关键词的相关地点。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.物资保障中心智能引导机器人仓储管理系统，其特征在于：包括仓储管理系统和若干台仓储管理机器人，所述仓储管理机器人上搭载仓储管理系统，仓储管理机器人之间以及仓储管理机器人和仓储管理系统通过无线通信进行连接，用于仓库的智能管理和相关信息的同步，其中仓储管理系统用于语音交互和仓库管理，仓储管理机器人用于人员导航及引领。
2.根据权利要求1所述的物资保障中心智能引导机器人仓储管理系统，其特征在于：所述仓储管理系统包括：处理模块、登陆模块、物料管理模块、语音交互模块和数据交互模块，其中处理模块分别连接登陆模块、物料管理模块、语音交互模块和数据交互模块，语音交互模块连接物料管理模块；
登陆模块用于根据不同登陆用户的权限，对用户开放不同的功能，其中登录用户包括访客、管理员和超级管理员；
物料管理模块用于存储并展示物料的物料名、存放数量、存放仓库编号、单位、供应商信息和型号信息，同时存储并展示物料的出入库时间、数量和操作员信息；
语音交互模块用于接收使用人员语音中物料名称的关键字并进行查询，同时将查询得到的结果通过文字转语音的方式进行播报；
数据处理模块用于物料数据的输入以及导出。
3.根据权利要求1所述的物资保障中心智能引导机器人仓储管理系统，其特征在于：所述仓储管理机器人包括中央处理器、激光雷达、触控屏、超声波传感器、麦克风阵列、人体传感器和安防摄像头，其中，中央处理器分别连接激光雷达、触控屏、超声波传感器、麦克风阵列、人体传感器和安防摄像头的输出端；
激光雷达用于仓储管理机器人的导航引领和回桩充电，
触控屏用于接收操作员的输入信息，
超声波传感器采用US-100超声波传感器，用于在导航引领过程中对障碍物距离的检测，并进行实时避障，
麦克风阵列通过降噪及声源定位技术，完成清晰的拾音，并用于接收操作员的语音输入；
人体传感器，通过红外热释电来精准检测到机器人周围一定范围内是否有人经过，
安防摄像头包括高像素摄像头和长焦镜头，用于仓库图像和视频的采集。
4.根据权利要求3所述的物资保障中心智能引导机器人仓储管理系统，其特征在于：所述激光雷达通过SLAM算法完成对仓库的地图信息数据的动态建模，并通过特征点匹配的导航算法完成仓储管理机器人特定物资区域的导航引领及仓储管理机器人自主回桩充电。
5.如权利要求1至4任一项所述的物资保障中心智能引导机器人仓储管理系统的管理方法，其特征在于：包括仓储管理系统的物料信息录入、仓库库房的动态建图及目标点的标记和仓储管理机器人的自主导航。
6.根据权利要求5所述的物资保障中心智能引导机器人仓储管理系统的管理方法，其特征在于：所述仓储管理系统的物料信息录入包括以下步骤：
步骤1.1、操作员使用管理员或者超级管理员账号，通过登陆模块进入仓储管理系统；
步骤1.2、操作员通过物料管理模块将仓库需要的信息输入至仓储管理系统中；
步骤1.3、仓储管理系统记录所有操作员输入的信息。
7.根据权利要求6所述的物资保障中心智能引导机器人仓储管理系统的管理方法，其特征在于：所述步骤1.2中在操作员通过物料管理模块将仓库需要的信息输入至仓储管理系统的过程中，仓储管理系统根据操作员账号的权限记录操作员的名称以及每一步的操作时间；
所述步骤1.3中记录的信息能够通过表格形式进行导出。
8.根据权利要求5所述的物资保障中心智能引导机器人仓储管理系统的管理方法，其特征在于：所述仓库库房的动态建图及目标点的标记包括以下步骤：
步骤2.1、选取一个位置作为仓储管理机器人起始及回桩充电位置，同时将此位置作为建图开始的位置；
步骤2.2、打开仓储管理机器人以及控制终端的电源，使用控制终端并通过IP地址和端口连接仓储管理机器人的无线网络，通过控制终端接收仓储管理机器人实时的建图信息；
步骤2.3、通过控制终端控制仓储管理机器人的行进路线，在仓储管理机器人进行行的过程中，仓储管理机器人通过激光雷达以及SLAM算法完成对仓库的地图信息数据的动态建模；
步骤2.4、在仓储管理机器人移动至控制终端设定的目标点后，通过控制终端添加目标点来记录目标点的参考系坐标以及目标点的名称。
9.根据权利要求5所述的物资保障中心智能引导机器人仓储管理系统的管理方法，其特征在于：所述仓储管理机器人的自主导航包括以下步骤：
步骤3.1、仓储管理机器人通过麦克风阵列接收声音信息中的关键词，
步骤3.2、仓储管理机器人在建好的地图上寻找关键词的相关地点，规划路线并按照规划路线进行行进；
步骤3.3、仓储管理机器人在行进的过程中使用超声波传感器完成障碍物距离的检测，进行实时避障，直至到达步骤3.2中关键词的相关地点。
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