CN115027901A - 运输系统、运输方法和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及运输系统、运输方法和存储介质。所述运输系统包括运输机器人，所述运输机器人具有检测关于机器人周围的障碍物的信息的传感器，并且根据基于由所述传感器检测的关于所述障碍物的所述信息的移动路线，在保持搬运物的同时移动。所述运输系统包括盲区计算单元，其计算由所述搬运物产生的所述传感器的盲区；信息获取单元，其获取关于由所述盲区计算单元计算的所述传感器的所述盲区中的障碍物的信息；以及路线规划单元，其基于由所述信息获取单元获取的关于所述盲区中的所述障碍物的所述信息，规划所述运输机器人的所述移动路线。

Description

运输系统、运输方法和存储介质

技术领域

本发明涉及运输搬运物的运输系统、运输方法和存储介质。

背景技术

已知一种运输机器人，其具有检测关于该机器人周围的障碍物的信息的传感器，并且在保持搬运物的同时根据基于关于由传感器检测到的障碍物的信息设定的移动路线移动(例如，参见日本专利第6247796号)。

发明内容

当运输机器人在保持搬运物的同时移动时，搬运物会妨碍传感器的视野，并且会产生传感器的盲区。由于盲区的存在，传感器无法检测到位于盲区中的障碍物，并且运输机器人会与该障碍物碰撞。

本发明提供了能够防止运输机器人与位于传感器的盲区中的障碍物碰撞的运输系统、运输方法和存储介质。

本发明的第一方案涉及一种包括运输机器人的运输系统，所述运输机器人具有检测关于所述运输机器人周围的障碍物的信息的传感器，并且所述运输机器人被配置为根据由所述传感器检测的关于所述障碍物的所述信息的移动路线，在保持搬运物的同时移动。所述运输系统包括盲区计算单元，其计算由所述搬运物产生的所述传感器的盲区；信息获取单元，其获取关于由所述盲区计算单元计算的所述传感器的所述盲区中的障碍物的信息；以及路线规划单元，其基于由所述信息获取单元获取的关于所述盲区中的所述障碍物的所述信息，规划所述运输机器人的所述移动路线。在第一方案中，所述运输系统可以进一步包括存储单元，所述存储单元存储由所述传感器检测的关于所述障碍物的所述信息，并且所述信息获取单元可以从所述存储单元获取关于与由所述盲区计算单元计算的所述传感器的所述盲区相对应的区域中的障碍物的信息，作为关于所述传感器的所述盲区中的所述障碍物的所述信息。在第一方案中，所述信息获取单元可以获取由所述运输机器人的除了产生所述盲区的所述传感器之外的传感器检测的关于障碍物的信息、由另一运输机器人的传感器检测的关于障碍物的信息以及由设置在所述运输机器人的路线上的传感器检测的关于障碍物的信息中的至少一个，作为关于所述传感器的所述盲区中的所述障碍物的所述信息。在第一方案中，所述运输机器人可以具有保持所述搬运物的保持装置，并且所述盲区计算单元可以计算所述保持装置保持所述搬运物时所产生的所述传感器的所述盲区。在这种情况下，所述保持装置可以保持所述搬运物，使得所述传感器的所述盲区减小。在第一方案中，所述运输系统可以进一步包括位置检测单元，所述位置检测单元检测所述搬运物和所述运输机器人的位置信息，并且所述盲区计算单元可以基于由所述位置检测单元检测的所述搬运物和所述运输机器人的所述位置信息以及所述搬运物的尺寸信息，计算所述传感器的所述盲区。本发明的第二方案涉及一种移动运输机器人的运输方法，所述运输机器人具有检测关于所述运输机器人周围的障碍物的信息的传感器，所述运输方法根据基于由传感器检测的关于障碍物的信息的移动路线移动所述运输机器人，使得所述运输机器人保持搬运物。所述运输方法包括计算由所述搬运物产生的所述传感器的盲区的步骤，获取关于计算的所述传感器的所述盲区中的障碍物的信息的步骤，以及基于获取的关于所述盲区中的所述障碍物的所述信息，规划所述运输机器人的所述移动路线的步骤。本发明的第三方案涉及一种存储介质，其存储有移动运输机器人的运输程序，所述运输机器人具有检测关于所述运输机器人周围的障碍物的信息的传感器，所述运输程序根据基于由传感器检测的关于障碍物的信息的移动路线移动所述运输机器人，使得所述运输机器人保持搬运物。所述运输程序使计算机执行以下步骤：计算由所述搬运物产生的所述传感器的盲区，获取关于计算的所述传感器的所述盲区中的障碍物的信息，以及基于获取的关于所述盲区中的所述障碍物的所述信息，规划所述运输机器人的所述移动路线。

根据本发明，能够提供能够防止运输机器人与位于传感器的盲区中的障碍物碰撞的运输系统、运输方法和存储介质。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中，相同的标号表示相同的元件，并且其中：

图1是根据第一实施例的运输系统的示意图；

图2是根据实施例的运输系统的框图；

图3是示意性示出根据实施例的计算单元的系统配置的框图；

图4是示出距离传感器的盲区的视图；

图5是图示出根据实施例的运输方法的流程的流程图；

图6是示意性示出根据第二实施例的运输机器人的系统配置的框图；以及

图7是示出不包括主机管理装置的运输系统的配置的视图。

具体实施方式

虽然将通过本发明的一些实施例描述本发明，但是在所附的权利要求的任一项中所定义的本发明不限于以下描述的实施例。为了明确说明，以下描述和附图被适当地省略或简化。在各个附图中，相同的附图标记被分配给相同的元件，并且根据需要省略元件的重复描述。

第一实施例

图1是根据第一实施例的运输系统的示意图。将参照图1描述根据实施例的运输系统1。在运输系统1中，在预定区域中自主移动的运输机器人200运输待运输的搬运物。

图1中所示的运输系统1是运输系统的一个示例。例如，运输系统1能够在诸如医院的设施中，将放置餐具、药物、医疗器具等的搬运架运输到预设场所。运输系统1包括主机管理装置100、运输机器人200和环境相机500作为主构成元件。

主机管理装置100使用环境相机500等掌握设施中的情况，并且控制运输机器人200，以运输搬运物。主机管理装置100可以设置在运输机器人200操作的设施中，或者可以安装在远离该设施的场所中。主机管理装置100具有通信功能，并且能够与设施中的诸如运输机器人200和环境相机500的设备进行通信。例如，环境相机500设置在运输机器人200的移动路线上。

例如，运输机器人200被配置为在医院的楼层上移动的自主移动机器人。运输机器人200能够保持诸如搬运架的搬运物，并且将其从给定场所(出发地)运输到另一场所(目的地)。

将详细描述运输机器人200的配置。图1中所示的运输机器人200是自主移动机器人的一个示例，并且可以采用其他形式。

根据本实施例的运输机器人200具有大致呈长方体形状的机器人主体210、附接至机器人主体210的距离传感器220、设置在机器人主体210的顶面上的升降单元230，以及附接至机器人主体210的右侧面和左侧面上的轮子213。

驱动轮子213的轮子驱动单元设置在机器人主体210中。虽然一对轮子213被附接至机器人主体210的右侧面和左侧面上，但是轮子的布置不限于此。例如，两对轮子可以被附接至机器人主体210的右侧面和左侧面上，或者一对轮子可以被附接到机器人主体210的右侧面和左侧面上，并且一个辅助轮子可以被附接至机器人主体210。

距离传感器220是传感器的一个具体示例。例如，距离传感器220是激光传感器、相机等的形式。距离传感器220设置在机器人主体210的右侧面和左侧面、前面和后面、顶面等上。距离传感器220获取运输机器人200周围存在的一个或多个障碍物和搬运物的距离信息。就此而言，可以根据需要选择设置在机器人主体210上的距离传感器220的数量，并且可以根据需要选择设置各个距离传感器220的位置，只要其能够检测障碍物等。

升降单元230通常指的是相对于机器人主体210上升和下降的布置，并且由放置搬运物并将搬运物保持就位的板211、提升和降低板211的升降机构等组成。升降单元230是保持装置的一个具体示例。

运输机器人200基于由距离传感器220检测的搬运物的距离信息和稍后将描述的路线规划信息进入到搬运物的下方。然后，在进入到搬运物下方之后，运输机器人200通过升降单元230提升并且保持搬运物，并且通过在物品被提升起来的状态下移动来运输搬运物。

虽然运输机器人200被配置为通过升降单元230提升搬运物，并且在搬运无被提升起来的状态下保持物品的同时移动，如上所述，但是运输机器人200的配置不限于此。运输机器人200可以不具有升降单元230。例如，在这种情况下，操作者等可以将搬运物放置在机器人主体210的板211上。

接下来，将参照图2详细地描述运输系统1的系统配置。图2是根据实施例的运输系统1的框图。运输系统1具有主机管理装置100、运输机器人200和环境相机501到50n。

首先，将详细描述主机管理装置100。主机管理装置100具有计算单元110、存储单元120和通信单元140。存储单元120存储楼层地图121、机器人信息122、机器人控制参数123和路线规划信息124。

计算单元110是例如能够执行程序的处理器，例如中央处理单元(CPU)，并且能够根据运输程序执行如后所述的处理。

计算单元110根据预设时间表向运输机器人200给出操作命令。此时，计算单元110经由通信单元140向运输机器人200发出操作命令。

当发出操作命令时，计算单元110参照楼层地图121掌握运输机器人200的出发地和目的地，并且参照路线规划信息124规划运输机器人200的移动路线。计算单元110经由通信单元140向运输机器人200发送规划的运输机器人200的移动路线。此外，计算单元110参照机器人信息122和机器人控制参数123确定运输机器人200的操作条件，并且经由通信单元140向运输机器人200发送因此确定的操作条件。

例如，通信单元140是可通信地连接到运输机器人200的接口，并且由对经由天线发送的信号进行调制或解调的电路等组成。通信单元140连接到计算单元110，并且经由无线通信向计算单元110提供从运输机器人200接收的给定信号。通信单元140向运输机器人200发送从计算单元110接收的给定信号。通信单元140还被配置为能够与环境相机501到50n无线地通信。

接下来，将详细描述运输机器人200的系统配置。运输机器人200具有升降单元230、控制处理器240、传感器250、轮子驱动单元252、存储单元260和通信单元270。

控制处理器240作为具有诸如CPU的处理器的信息处理单元，从运输机器人200的相应部件获取信息，并且向相应部件发送命令。控制处理器240控制轮子驱动单元252和升降单元230的操作。

传感器250通常指的是运输机器人200的各种传感器。传感器250包括上述距离传感器220、姿态传感器、旋转编码器等。传感器250连接到控制处理器240，并且将检测的信号提供给控制处理器240。

轮子驱动单元252包括用于驱动轮子213的电机的电机驱动器等。升降单元230包括用于驱动升降机构的电机的电机驱动器等。轮子驱动单元252和升降单元230连接到控制处理器240，并且响应于来自控制处理器240的命令而被驱动。

控制处理器240基于从计算单元110发送的移动路线和由距离传感器220检测的任意障碍物的距离信息来控制运输机器人200的移动。例如，控制处理器240控制轮子驱动单元252，使得运输机器人200基于由距离传感器220检测的障碍物的距离信息，在避开任意障碍物的同时，根据从计算单元110发送的移动路线移动。以这种方式，运输机器人200能够在避开障碍物的同时，从设定的出发地自主移动到设定的目的地。

存储单元260包括非易失性存储器，并且存储楼层地图和操作参数。楼层地图是运输机器人200的自主移动所需的数据库，并且包括与存储在主机管理装置100的存储单元120中的楼层地图的至少一部分相同的信息。楼层地图可以包括障碍物和搬运物的位置信息。

当运输机器人200通过升降单元230提升搬运物，并且在该物品被提升起来的状态下移动时，如上所述，搬运物会妨碍任意的距离传感器220的视野，并且会产生距离传感器220的盲区。

通常，由于距离传感器的盲区，距离传感器无法检测位于盲区中的障碍物，并且运输机器人会与该障碍物碰撞。

另一方面，根据本实施例的运输系统1计算由搬运物产生的距离传感器220的盲区，获取关于计算出的距离传感器220的盲区中的障碍物的信息，并且基于获取的关于盲区中的障碍物的信息规划运输机器人200的移动路线。以这种方式，能够防止运输机器人200与位于距离传感器220的盲区中的障碍物碰撞。

图3是示意性示出根据实施例的计算单元110的系统配置的框图。根据实施例的计算单元110包括盲区计算单元111、信息获取单元112以及路线规划单元113，盲区计算单元111计算相关的距离传感器220的盲区，信息获取单元112获取关于距离传感器220的盲区中的障碍物的信息，路线规划单元113规划运输机器人200的移动路线。

盲区计算单元111计算由搬运物产生的距离传感器220的盲区。例如，如图4中所示，盲区计算单元111计算在距离传感器220的检测区域S2之内的盲区S1，在盲区S1中，搬运物妨碍距离传感器220的视野并且距离传感器220无法检测到障碍物。

盲区计算单元111基于关于搬运物和运输机器人200的位置的信息和关于搬运物的尺寸的信息计算距离传感器220的盲区。例如，搬运物可以设置有一个或多个标记。运输机器人200的位置信息包括关于距离传感器220的安装位置的信息。盲区计算单元111基于搬运物的标记和由环境相机500等拍摄的运输机器人200的图像计算运输机器人200与搬运物之间的相对位置关系。盲区计算单元111是位置检测单元的一个具体示例。

例如，搬运物的尺寸信息包括搬运物的竖直尺寸、横向尺寸和高度。可以预先在盲区计算单元111中设定搬运物的尺寸信息。例如，盲区计算单元111可以从存储单元120的机器人信息122获取搬运物的尺寸信息。盲区计算单元111可以基于由环境相机500、运输机器人200的相机等拍摄的搬运物的图像计算搬运物的尺寸。

盲区计算单元111基于计算的运输机器人200与搬运物之间的相对位置关系以及搬运物的尺寸信息，计算距离传感器220的盲区。如上所述，盲区计算单元111能够以高精度容易地计算由搬运物产生的距离传感器220的盲区。盲区计算单元111向信息获取单元112输出计算的传感器220的盲区。

信息获取单元112获取关于由盲区计算单元111计算的距离传感器220的盲区中的障碍物的信息。

距离传感器220可以向主机管理装置100的存储单元120或运输机器人200的存储单元260发送检测的障碍物的距离信息，使得该信息被存储在存储单元120或存储单元260中。

信息获取单元112从存储单元120、260获取与由盲区计算单元111计算的传感器220的盲区相对应的区域中的障碍物的距离信息，作为关于距离传感器220的盲区中的障碍物的信息。因此，通过有效地使用当前产生盲区的距离传感器220的过去的障碍物信息，可以容易地补充盲区中的当前障碍物信息。

信息获取单元112可以获取由除了产生盲区的距离传感器220之外的距离传感器220检测的障碍物的距离信息，作为关于距离传感器220的盲区中的障碍物的信息。

运输机器人200可以在机器人主体210的右侧面、左侧面、前面、后面、顶面等上设置多个距离传感器220。例如，信息获取单元112可以获取由机器人主体210的顶面上的距离传感器220检测的障碍物的距离信息，作为关于机器人主体210的右侧面上的距离传感器220的盲区中的障碍物的信息。因此，通过有效地使用由不产生盲区的另一距离传感器220提供的障碍物信息，可以容易地补充盲区中的障碍物信息。

信息获取单元112可以获取由另一运输机器人200的距离传感器220检测的关于障碍物的信息，或由环境相机500检测的关于障碍物的信息，作为关于距离传感器220的盲区中的障碍物的信息。因此，通过有效地使用由另一运输机器人200的距离传感器220或环境相机500提供的障碍物信息，可以容易地补充盲区中的障碍物信息。

就此而言，信息获取单元112可以获取作为由运输机器人200的除了产生盲区的距离传感器220之外的距离传感器220检测的关于障碍物的信息、由另一运输机器人200的距离传感器220检测的关于障碍物的信息，以及由环境相机500检测的关于障碍物的信息的任意组合的信息，作为关于距离传感器220的盲区中的障碍物的信息。

信息获取单元112向路线规划单元113输出获取的关于距离传感器220的盲区中的障碍物的信息。

路线规划单元113基于由信息获取单元112获取的关于盲区中的障碍物的信息来规划运输机器人200的移动路线。例如，路线规划单元113规划用于避开由信息获取单元112获取的盲区中的障碍物的移动路线。路线规划单元113经由通信单元140向运输机器人200发送如上所述规划的运输机器人200的移动路线。运输机器人200能够根据由路线规划单元113规划的移动路线，在避开距离传感器220的盲区中的障碍物的同时移动。

接下来，将描述根据本实施例的运输方法。图5是图示出根据本实施例的运输方法的流程的流程图。

计算单元110的盲区计算单元111计算由搬运物产生的距离传感器220的盲区(步骤S101)。盲区计算单元111向信息获取单元112输出计算的距离传感器220的盲区。

信息获取单元112获取关于位于由盲区计算单元111计算的距离传感器220的盲区中的障碍物的信息(步骤S102)。信息获取单元112向路线规划单元113输出获取的关于距离传感器220的盲区中的障碍物的信息。

路线规划单元113规划避开由信息获取单元112获取的盲区中的障碍物的移动路线(步骤S103)。路线规划单元113经由通信单元140向运输机器人200发送如上所述规划的运输机器人200的移动路线。

运输机器人200根据由路线规划单元113规划的移动路线，在避开距离传感器220的盲区中的障碍物的同时移动(步骤S104)。

如上所述，根据本实施例的运输系统1包括盲区计算单元111、信息获取单元112和路线规划单元113，计算单元111计算由搬运物产生的距离传感器220的盲区，信息获取单元112获取关于由盲区计算单元111计算的距离传感器220的盲区中的障碍物的信息，路线规划单元113基于由信息获取单元112获取的关于盲区中的障碍物的信息规划运输机器人200的移动路线。因此，能够防止运输机器人200与位于距离传感器220的盲区中的任意障碍物碰撞。

第二实施例

图6是示意性示出根据第二实施例的运输机器人的系统配置的框图。运输机器人300可以具有抓握搬运物的臂部280。臂部280是保持装置的一个具体示例。在这种情况下，运输机器人300在搬运物由臂部280保持的状态下运输搬运物。

主机管理装置100的计算单元110的盲区计算单元111计算当臂部280保持搬运物时产生的距离传感器220的盲区。运输机器人300的控制处理器240通过向臂部280发送控制信号控制臂部280的操作。

臂部280是多关节臂的形式，具有两个以上的连杆部、可旋转联接至各个连杆部的两个以上的关节部以及抓握搬运物的手部。各个关节部和手部设置有用于驱动关节部或手部的致动器281(如伺服电机)、编码器282等。根据从控制处理器240发送的控制信号驱动各个关节部和手部的致动器281。例如，控制处理器240对各个关节部和手部的致动器281执行反馈控制或鲁棒控制。

当臂部280保持搬运物时，控制处理器240可以控制臂部280的操作，以便减小距离传感器220的盲区。因此，可以进一步减小距离传感器220的盲区，使得运输机器人300能够在避开搬运物与障碍物之间碰撞的同时更安全地移动。

例如，在臂部280的手部抓握搬运物的状态下，控制处理器240在预设的两个以上的方向上操作臂部280的手部。盲区计算单元111在手部被操作的两个以上的方向的各个方向的位置处，计算由搬运物产生的距离传感器220的盲区。

控制处理器240控制臂部280，以便将搬运物保持在由盲区计算单元111计算的距离传感器220的盲区为最小的位置处。运输机器人300在搬运物被臂部280保持在该位置处的状态下运输搬运物。

虽然已经描述了本发明的一些实施例，但是这些实施例仅是示例性的，并不旨在限制本发明的范围。新的实施例能够以各种其他形式执行并且在不背离本发明的原理的情况下进行各种省略、替换和改变。实施例及其变型例包括在本发明的范围或原理内，并且包括在所附权利要求书及其等同物中描述的发明中。

例如，在根据实施例的运输系统1中，可以根据使用将设置在主机管理装置100和运输机器人200中的功能安装在这两个装置之一上。主机管理装置100的计算单元110、存储单元120等的功能可以安装在运输机器人200侧。

例如，如图7中所示，运输系统10可以不包括主机管理装置100。除了第一实施例的配置之外，运输机器人400进一步包括计算单元110。此外，运输系统10可以仅由运输机器人400组成，而不包括环境相机500。

根据本发明，例如，可以通过使处理器执行计算机程序来执行图5中所示的处理。

该程序可以通过使用各种类型的非暂时性计算机可读介质进行存储并且提供给计算机。非暂时性计算机可读介质可以从各种类型的有形存储介质中选择。非暂时性计算机可读介质的示例包括磁记录介质(例如软盘、磁带和硬盘驱动器)、磁光记录介质(例如磁光盘)、CD-ROM(只读存储器)、CD-R、CD-R/W以及半导体存储器(例如掩模型ROM、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦除PROM)、闪存ROM、RAM(随机存取存储器))。

该程序可以经由各种类型的暂时性计算机可读介质提供给计算机。暂时性计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。暂时性计算机可读介质可以经由诸如电线和光纤的有线通信通路或无线通信通路向计算机提供程序。

根据上述实施例的运输系统1的计算单元110的各个单元不仅通过程序实现，还可以部分地或全部地通过专用硬件实现，例如ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)。

Claims (8)

1.一种包括运输机器人的运输系统，所述运输机器人具有检测关于所述运输机器人周围的障碍物的信息的传感器，并且所述运输机器人被配置为根据基于由所述传感器检测的关于所述障碍物的所述信息的移动路线，在保持搬运物的同时移动，所述运输系统包括：

盲区计算单元，其计算由所述搬运物产生的所述传感器的盲区；

信息获取单元，其获取关于由所述盲区计算单元计算的所述传感器的所述盲区中的障碍物的信息；以及

路线规划单元，其基于由所述信息获取单元获取的关于所述盲区中的所述障碍物的所述信息，规划所述运输机器人的所述移动路线。

2.根据权利要求1所述的运输系统，进一步包括存储单元，所述存储单元存储由所述传感器检测的关于所述障碍物的所述信息，

其中，所述信息获取单元从所述存储单元获取关于与由所述盲区计算单元计算的所述传感器的所述盲区相对应的区域中的障碍物的信息，作为关于所述传感器的所述盲区中的所述障碍物的所述信息。

3.根据权利要求1或2所述的运输系统，其中，所述信息获取单元获取由所述运输机器人的除了产生所述盲区的所述传感器之外的传感器检测的关于障碍物的信息、由另一运输机器人的传感器检测的关于障碍物的信息以及由设置在所述运输机器人的路线上的传感器检测的关于障碍物的信息中的至少一个，作为关于所述传感器的所述盲区中的所述障碍物的所述信息。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的运输系统，其中：

所述运输机器人具有保持所述搬运物的保持装置；并且

所述盲区计算单元计算所述保持装置保持所述搬运物时所产生的所述传感器的所述盲区。

5.根据权利要求4所述的运输系统，其中，所述保持装置保持所述搬运物，使得所述传感器的所述盲区减小。

6.根据权利要求1所述的运输系统，进一步包括位置检测单元，所述位置检测单元检测所述搬运物和所述运输机器人的位置信息，

其中，所述盲区计算单元基于由所述位置检测单元检测的所述搬运物和所述运输机器人的所述位置信息以及所述搬运物的尺寸信息，计算所述传感器的所述盲区。

7.一种移动运输机器人的运输方法，所述运输机器人具有检测关于所述运输机器人周围的障碍物的信息的传感器，所述运输方法根据基于由所述传感器检测的关于所述障碍物的所述信息的移动路线移动所述运输机器人，使得所述运输机器人保持搬运物，所述运输方法包括：

计算由所述搬运物产生的所述传感器的盲区；

获取关于计算的所述传感器的所述盲区中的障碍物的信息；以及

基于获取的关于所述盲区中的所述障碍物的所述信息，规划所述运输机器人的所述移动路线。

8.一种存储介质，其存储有移动运输机器人的运输程序，所述运输机器人具有检测关于所述运输机器人周围的障碍物的信息的传感器，所述运输程序根据基于由所述传感器检测的关于所述障碍物的所述信息的移动路线移动所述运输机器人，使得所述运输机器人保持搬运物，所述运输程序使计算机执行以下步骤：

计算由所述搬运物产生的所述传感器的盲区；

获取关于计算的所述传感器的所述盲区中的障碍物的信息；以及

基于获取的关于所述盲区中的所述障碍物的所述信息，规划所述运输机器人的所述移动路线。

Images