CN115922729A - 一种用于物资盘点的智能机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于物资盘点的智能机器人，包括：中央控制模块，用于接收来自机器人执行模块和物资盘点模块的机器人信息，并基于机器人信息进行分析处理，确定对机器人的执行任务；机器人执行模块，用于基于所述执行任务，驱动机器人进行移动；物资盘点模块，用于在机器人移动过程中，利用RFID超高频识别技术，对物资进行统计记录；通过设计机器人的执行任务，保证机器人工作效率，同时，在机器人移动过程中，利用RFID超高频识别技术，对物资进行统计记录，保证物资盘点的准确性，实现指挥部远程控制机器人执行物资盘点操作。

Description

一种用于物资盘点的智能机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种用于物资盘点的智能机器人。

背景技术

目前，物资装备盘点和巡检主要依赖人工手动方式，不仅速度慢、准确率低，同时还存在企业物资盘点中投入的人员成本大，识别效率低、清查工作存在安全隐患等问题，因此，人们将智能机器人应用到物资盘点领域，来解决上述问题。

在智能机器人投入到物资盘点领域时，如何实现对智能机器人的任务管理、物资识别、远程指挥，实现智能机器人在物资盘点的有效清算是急需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种用于物资盘点的智能机器人，实现智能机器人在物资盘点的有效清算。

一种用于物资盘点的智能机器人，包括：

中央控制模块，用于接收来自机器人执行模块和物资盘点模块的机器人信息，并基于机器人信息进行分析处理，确定对机器人的执行任务；

机器人执行模块，用于基于所述执行任务，驱动机器人进行移动；

物资盘点模块，用于在机器人移动过程中，利用RFID超高频识别技术，对物资进行统计记录。

优选的，还包括：数据传输模块，用于实现中央控制模块和机器人执行模块的之间的数据传输。

优选的，所述中央控制模块，包括：

接收单元，用于每隔预设时间接收来自机器人执行模块的移动信息以及来自物资盘点模块的图像识别信息；

数据确定单元，用于基于所述移动信息确定机器人的位置、移动路径、移动方向，基于所述图像识别信息确定机器人周围的物资数量和物资位置；

任务确定单元，用于获取总任务目标，结合所述机器人的位置、移动路径、移动方向、机器人周围的物资数量和物资位置，为所述机器人分配执行任务。

优选的，所述中央控制模块，还包括：

评价单元，用于按照区域，对执行任务进行划分，得到多个子任务，并基于机器人的位置对多个子任务进行评价，得到评价值；

约束单元，用于基于所述执行约束规则，确定多个子任务中必须存在满足先后顺序的约束子任务，并为所述约束子任务设置局部优先级顺序；

优先级设置单元，用于按照对多个子任务的评价值，结合所述局部优先级顺序，确定对多个子任务的初始优先级顺序；

评估调整单元，用于根据执行任务的具体需求，对所述初始优先级顺序进行评估，并根据评估结果进行调整。

优选的，所述评价单元，包括：

区域划分单元，用于对所述执行任务按照区域进行划分，得到多个子任务，获取各个子任务对应的执行区域；

任务分析单元，用于对多个子任务进行任务分析，确定机器人执行多个子任务的预设执行路径、执行时长，以及多个子任务之间的执行约束规则；

评价值确定单元，用于基于机器人的当前位置与执行区域的距离确定距离影响值，基于执行路径确定路径影响值，根据距离影响值和路径影响值确定对多个子任务的评价值；

优选的，所述评估调整单元，包括：

指标权重确定单元，用于获取在所述初始优先级顺序下的相邻两个子任务的子任务切换的耗费资源和耗费时长，根据执行任务的具体需求，为所述评价值、耗费资源和耗费时长设置不同的权重；

优先级调整单元，用于利用所述权重，对所述初始优先级顺序进行综合评估，得到综合评估值，并判断所述评估值是否大于预设评估值；

若是，按照所述初始优先级顺序确定执行任务的执行规则；

否则，根据所述评估值和预设评估值的差值、权重和局部优先级顺序建立优先级调整模型，对所述初始优先级顺序进行调整，得到大于预设评估值的调整后的优先级顺序，并按照所述调整后的优先级顺序确定执行任务的执行规则。

优选的，所述机器人执行模块，包括：

路径确定单元，用于基于所述执行任务，确定机器人的移动路径；

驱动控制单元，用于基于所述移动路径，确定机器人的电机和车轮的驱动指令，基于所述驱动指令，控制机器人进行移动；

避障单元，用于根据机器人在移动过程中的周围图像，结合红外传感数据，判断在所述移动路径中是否会发生碰撞，并在确定发生碰撞后，立即更改移动路径进行避障。

优选的，所述物资盘点模块，包括：

标签识别单元，用于在机器人移动到达巡检点时，识别在巡检点上的巡检点标签和物资摆放标签，并基于物资摆放标签的正确性，得到第一RFID标签和第二RFID标签；

盘点单元，用于基于所述第一RFID标签和第二RFID标签对巡检点进行物资盘点，得到盘点结果；

统计记录单元，用于从物资数据库中获取与巡检点标签匹配的物资记录数据，根据所述盘点结果对所述物资记录数据进行更新，实现对物资的统计记录。

优选的，所述标签识别单元，包括：

标签获取单元，用于在机器人移动到达巡检点时，识别在巡检点上的巡检点标签和物资摆放标签；

RFID标签识别单元，用于基于所述物资摆放标签确定机器人的巡检路径和巡检位置，并按照所述巡检路径对巡检位置进行扫描，判断所述巡检位置是否摆放物资；

若是，确定所述物资摆放标签的信息正确，并按照物资摆放标签的巡检位置对物资进行RFID超高频识别，得到第一RFID标签；

否则，确定所述物资摆放标签的信息错误，重新规划巡检路径进行识别，确定新的巡检位置，并对物资进行RFID超高频识别，得到第二RFID标签，且按照新的巡检位置对巡检点标签进行更新。

优选的，所述盘点单元，包括：

第一盘点单元，用于基于第一RFID标签得到的物资信息，对巡检点进行物资盘点，得到盘点结果；

第二盘点单元，用于基于第二RFID标签得到的物资信息，对巡检点进行物资盘点，得到第一盘点数据，按照RFID标签识别单元重新对巡检点进行物资盘点，得到第二盘点数据，并判断所述第一盘点数据和第二盘点数据是否一致；

若是，将所述第一盘点数据作为盘点结果；

否则，继续按照RFID标签识别单元重新对巡检点进行物资盘点，直到前后两次物资盘点数据一致，将最新的物资盘点作为盘点结果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种用于物资盘点的智能机器人的结构图；

图2为本发明实施例中机器人本体的左示意图；

图3为本发明实施例中机器人本体的俯视示意图；

图4为本发明实施例中所述中央控制模块的结构图；

图5位本发明实施例中所述评价单元的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明实施例提供一种用于物资盘点的智能机器人，如图1所示，包括：

中央控制模块，用于接收来自机器人执行模块和物资盘点模块的机器人信息，并基于机器人信息进行分析处理，确定对机器人的执行任务；

机器人执行模块，用于基于所述执行任务，驱动机器人进行移动；

物资盘点模块，用于在机器人移动过程中，利用RFID超高频识别技术，对物资进行统计记录。

在该实施例中，所述机器人的本体的左示意图如图2所示，机器人的本体的俯视示意图如图3所示，机器人硬件模块控制电路采用STM32F407系列单片机，与控制器通信及系统扩展可选用UART、I2C、SPI、I/O、CAN、RS485等接口，STM32F407单片机的不同的定时器分别输出占空比可调和频率可调的PWM信号，用来控制LED驱动器、直流电机驱动器和交流电机驱动器。电源电路使用锂电池充电电路。锂电池充电电路中选用TI的BQ24617作为电池充电器。BQ24617最高输入电压为26V，最大充电电流可达10A，最多可以给5节串联的锂电池充电，而且可以对电池进行多种保护。电机驱动器采用TI的DRV8880，DRV8880采用单路PWM控制，输入电压范围是6.5V-45V，输出电流可达2A，而且可以根据电机驱动电流的大小来选择控制DRV8880的输出电流。电机驱动回路出现故障时，DRV8880可以把故障信号传输给控制电路用来保护整个回路。RFID信号采用Z2509的4路通道读写器结合25dbmi超高频远场天线来实现，将采集天线安装于机器人正前方，尽量减少采集天线识别方向的阻碍物，以免消减识别功率，当采集天线抓取到巡检点上的RFID标签数据，则立即发送至读写器，并由读写器在一定时间范围内上报服务器进行数据比对。温湿度感应模块主要包括感应探头与数据计算芯片，温湿度感应数据单独采用WIFI模式将数据传递至服务器，根据设置的时间自动上传数据至服务器。当物资装备自动盘点机器人根据设定的轨迹到达终点后，将采用高清探头对当前环节进行抓拍，图像处理结果与预设环境的图像比对是否相同，从而复核机器人是否正确到达巡检点；当机器人到达巡检点后，将随时支持后方PC端对当前巡检点任意位置进行抓拍。数据交互通信程序主要用于实现将图像和雷达数据发送到控制主机，同时将主机的命令反馈至相关驱动控制器控制物资装备自动盘点机器人行动和决策。无线网络摄像机由镜头、图像传感器、A/D转换器控制主板等设备组成，通过把物体反射的光用摄像机镜头进行收集，再通过信号转换设备将其转化为视频信号，经过信号放大处理，最后通过网络传输到客户端。用户只需在客户端设置完成对应的IP地址，即可接收到实时视频数据流，完成对现场环境的实时监控。同时系统主机也会通过软件将视频文件以一定格式进行存储，方便用户后期进行调用。实现完整的机器人的功能图，辅助实现该实施例的主要功能。

上述设计方案的有益效果是：通过设计机器人的执行任务，保证机器人工作效率，同时，在机器人移动过程中，利用RFID超高频识别技术，对物资进行统计记录，保证物资盘点的准确性，实现指挥部远程控制机器人执行物资盘点操作。

实施例2

基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种用于物资盘点的智能机器人，还包括：数据传输模块，用于实现中央控制模块和机器人执行模块的之间的数据传输。

上述设计方案的有益效果是：实现中央控制模块和机器人执行模块的之间的数据传输。

实施例3

基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种用于物资盘点的智能机器人，如图4所示，所述中央控制模块，包括：

接收单元，用于每隔预设时间接收来自机器人执行模块的移动信息以及来自物资盘点模块的图像识别信息；

数据确定单元，用于基于所述移动信息确定机器人的位置、移动路径、移动方向，基于所述图像识别信息确定机器人周围的物资数量和物资位置；

任务确定单元，用于获取总任务目标，结合所述机器人的位置、移动路径、移动方向、机器人周围的物资数量和物资位置，为所述机器人分配执行任务。

上述设计方案的有益效果是：为机器人合理分配执行任务，保证机器人工作效率，提高物资盘点效率。

实施例4

基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种用于物资盘点的智能机器人，所述中央控制模块，还包括：

评价单元，用于按照区域，对执行任务进行划分，得到多个子任务，并基于机器人的位置对多个子任务进行评价，得到评价值；

约束单元，用于基于所述执行约束规则，确定多个子任务中必须存在满足先后顺序的约束子任务，并为所述约束子任务设置局部优先级顺序；

优先级设置单元，用于按照对多个子任务的评价值，结合所述局部优先级顺序，确定对多个子任务的初始优先级顺序；

评估调整单元，用于根据执行任务的具体需求，对所述初始优先级顺序进行评估，并根据评估结果进行调整。

所述评价单元，如图5所示，包括：

区域划分单元，用于对所述执行任务按照区域进行划分，得到多个子任务，获取各个子任务对应的执行区域；

任务分析单元，用于对多个子任务进行任务分析，确定机器人执行多个子任务的预设执行路径、执行时长，以及多个子任务之间的执行约束规则；

评价值确定单元，用于基于机器人的当前位置与执行区域的距离确定距离影响值，基于执行路径确定路径影响值，根据距离影响值和路径影响值确定对多个子任务的评价值；

所述评估调整单元，包括：

指标权重确定单元，用于获取在所述初始优先级顺序下的相邻两个子任务的子任务切换的耗费资源和耗费时长，根据执行任务的具体需求，为所述评价值、耗费资源和耗费时长设置不同的权重；

优先级调整单元，用于利用所述权重，对所述初始优先级顺序进行综合评估，得到综合评估值，并判断所述评估值是否大于预设评估值；

若是，按照所述初始优先级顺序确定执行任务的执行规则；

否则，根据所述评估值和预设评估值的差值、权重和局部优先级顺序建立优先级调整模型，对所述初始优先级顺序进行调整，得到大于预设评估值的调整后的优先级顺序，并按照所述调整后的优先级顺序确定执行任务的执行规则。

在该实施例中，所述优先级调整模型满足依据权重来设计，满足局部优先级和考虑评估值和预设评估值的差值大小来设定。

在该实施例中，距离越远所述距离影响值越大，路径复杂度越高路径影响值越大，距离影响值和路径影响值越大，评价值越低。

在该实施例中，所述执行约束规则例如A子任务必须在B子任务之前执行。

上述设计方案的有益效果是：通过根据距离和路径复杂度对每个子任务进行评价，根据评价值，结合必须确定的部分优先级顺序来确定初始优先级顺序，保证子任务执行的效率和正确性，然后根据实际情况来建立优先级调整模型，对所述初始优先级顺序进行调整，得到大于预设评估值的调整后的优先级顺序，保证得到优先级顺序的满足实际的任务要求，保证优先级顺序的实际性，最终保证机器人执行任务的合理性和效率。

实施例5

基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种用于物资盘点的智能机器人，所述机器人执行模块，包括：

路径确定单元，用于基于所述执行任务，确定机器人的移动路径；

驱动控制单元，用于基于所述移动路径，确定机器人的电机和车轮的驱动指令，基于所述驱动指令，控制机器人进行移动；

避障单元，用于根据机器人在移动过程中的周围图像，结合红外传感数据，判断在所述移动路径中是否会发生碰撞，并在确定发生碰撞后，立即更改移动路径进行避障；

其中，根据周围图像，结合红外传感数据，判断在所述移动路径中是否会发生碰撞具体为：

根据如下公式计算机器人与碰撞对象的相对比值K；

其中，α表示从所述周围图像获取的机器人与碰撞对象的相对方向，L₀表示从红外传感数据确定的机器人与碰撞对象的距离，V_A表示机器人的移动速度，V_B表示碰撞对象的移动速度，L_A表示机器人到预测碰撞点的距离，L_B表示碰撞对象到预测碰撞点的距离；

判断所述相对比值是否在1的可允许误差范围内，若是，确定机器人在移动路径的预测碰撞点会发生碰撞，否则，机器人不发生碰撞。

上述设计方案的有益效果是：通过根据周围图像，结合红外传感数据，判断在所述移动路径中是否会发生碰撞，并在发生碰撞之前，及时改变机器人的路径，进行避障，保证机器人执行任务的安全性。

实施例6

基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种用于物资盘点的智能机器人，所述物资盘点模块，包括：

标签识别单元，用于在机器人移动到达巡检点时，识别在巡检点上的巡检点标签和物资摆放标签，并基于物资摆放标签的正确性，得到第一RFID标签和第二RFID标签；

盘点单元，用于基于所述第一RFID标签和第二RFID标签对巡检点进行物资盘点，得到盘点结果；

统计记录单元，用于从物资数据库中获取与巡检点标签匹配的物资记录数据，根据所述盘点结果对所述物资记录数据进行更新，实现对物资的统计记录。

所述标签识别单元，包括：

标签获取单元，用于在机器人移动到达巡检点时，识别在巡检点上的巡检点标签和物资摆放标签；

RFID标签识别单元，用于基于所述物资摆放标签确定机器人的巡检路径和巡检位置，并按照所述巡检路径对巡检位置进行扫描，判断所述巡检位置是否摆放物资；

若是，确定所述物资摆放标签的信息正确，并按照物资摆放标签的巡检位置对物资进行RFID超高频识别，得到第一RFID标签；

否则，确定所述物资摆放标签的信息错误，重新规划巡检路径进行识别，确定新的巡检位置，并对物资进行RFID超高频识别，得到第二RFID标签，且按照新的巡检位置对巡检点标签进行更新。

所述盘点单元，包括：

第一盘点单元，用于基于第一RFID标签得到的物资信息，对巡检点进行物资盘点，得到盘点结果；

第二盘点单元，用于基于第二RFID标签得到的物资信息，对巡检点进行物资盘点，得到第一盘点数据，按照RFID标签识别单元重新对巡检点进行物资盘点，得到第二盘点数据，并判断所述第一盘点数据和第二盘点数据是否一致；

若是，将所述第一盘点数据作为盘点结果；

否则，继续按照RFID标签识别单元重新对巡检点进行物资盘点，直到前后两次物资盘点数据一致，将最新的物资盘点作为盘点结果。

上述设计方案的有益效果是：首先根据在巡检点上的物资摆放标签，确定巡检点的布局，进行精准的物资盘点，提高盘点效率，然而，有可能出现物资摆放标签与实际布局不符的情况，这是需要自行进行物资盘点，并为了保证物资盘点的准确性，需要二次盘点，保证盘点的准确性，采用不同的方式进行物资盘点，提高盘点效率和准确性，最后根据巡检点上的巡检点标签从物资数据库中获取与巡检点标签匹配的物资记录数据，根据所述盘点结果对所述物资记录数据进行更新，实现对物资的统计记录，提高物资盘点数据统计记录的效率，实现智能机器人在物资盘点的有效清算。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用于物资盘点的智能机器人，其特征在于，包括：

中央控制模块，用于接收来自机器人执行模块和物资盘点模块的机器人信息，并基于机器人信息进行分析处理，确定对机器人的执行任务；

机器人执行模块，用于基于所述执行任务，驱动机器人进行移动；

物资盘点模块，用于在机器人移动过程中，利用RFID超高频识别技术，对物资进行统计记录。

2.根据权利要求1所述的一种用于物资盘点的智能机器人，其特征在于，还包括：数据传输模块，用于实现中央控制模块和机器人执行模块的之间的数据传输。

3.根据权利要求1所述的一种用于物资盘点的智能机器人，其特征在于，所述中央控制模块，包括：

接收单元，用于每隔预设时间接收来自机器人执行模块的移动信息以及来自物资盘点模块的图像识别信息；

数据确定单元，用于基于所述移动信息确定机器人的位置、移动路径、移动方向，基于所述图像识别信息确定机器人周围的物资数量和物资位置；

任务确定单元，用于获取总任务目标，结合所述机器人的位置、移动路径、移动方向、机器人周围的物资数量和物资位置，为所述机器人分配执行任务。

4.根据权利要求1所述的一种用于物资盘点的智能机器人，其特征在于，所述中央控制模块，还包括：

评价单元，用于按照区域，对执行任务进行划分，得到多个子任务，并基于机器人的位置对多个子任务进行评价，得到评价值；

约束单元，用于基于所述执行约束规则，确定多个子任务中必须存在满足先后顺序的约束子任务，并为所述约束子任务设置局部优先级顺序；

优先级设置单元，用于按照对多个子任务的评价值，结合所述局部优先级顺序，确定对多个子任务的初始优先级顺序；

评估调整单元，用于根据执行任务的具体需求，对所述初始优先级顺序进行评估，并根据评估结果进行调整。

5.根据权利要求4所述的一种用于物资盘点的智能机器人，其特征在于，所述评价单元，包括：

区域划分单元，用于对所述执行任务按照区域进行划分，得到多个子任务，获取各个子任务对应的执行区域；

任务分析单元，用于对多个子任务进行任务分析，确定机器人执行多个子任务的预设执行路径、执行时长，以及多个子任务之间的执行约束规则；

评价值确定单元，用于基于机器人的当前位置与执行区域的距离确定距离影响值，基于执行路径确定路径影响值，根据距离影响值和路径影响值确定对多个子任务的评价值。

6.根据权利要求4所述的一种用于物资盘点的智能机器人，其特征在于，所述评估调整单元，包括：

指标权重确定单元，用于获取在所述初始优先级顺序下的相邻两个子任务的子任务切换的耗费资源和耗费时长，根据执行任务的具体需求，为所述评价值、耗费资源和耗费时长设置不同的权重；

优先级调整单元，用于利用所述权重，对所述初始优先级顺序进行综合评估，得到综合评估值，并判断所述评估值是否大于预设评估值；

若是，按照所述初始优先级顺序确定执行任务的执行规则；

否则，根据所述评估值和预设评估值的差值、权重和局部优先级顺序建立优先级调整模型，对所述初始优先级顺序进行调整，得到大于预设评估值的调整后的优先级顺序，并按照所述调整后的优先级顺序确定执行任务的执行规则。

7.根据权利要求1所述的一种用于物资盘点的智能机器人，其特征在于，所述机器人执行模块，包括：

路径确定单元，用于基于所述执行任务，确定机器人的移动路径；

驱动控制单元，用于基于所述移动路径，确定机器人的电机和车轮的驱动指令，基于所述驱动指令，控制机器人进行移动；

避障单元，用于根据机器人在移动过程中的周围图像，结合红外传感数据，判断在所述移动路径中是否会发生碰撞，并在确定发生碰撞后，立即更改移动路径进行避障。

8.根据权利要求1所述的一种用于物资盘点的智能机器人，其特征在于，所述物资盘点模块，包括：

标签识别单元，用于在机器人移动到达巡检点时，识别在巡检点上的巡检点标签和物资摆放标签，并基于物资摆放标签的正确性，得到第一RFID标签和第二RFID标签；

盘点单元，用于基于所述第一RFID标签和第二RFID标签对巡检点进行物资盘点，得到盘点结果；

统计记录单元，用于从物资数据库中获取与巡检点标签匹配的物资记录数据，根据所述盘点结果对所述物资记录数据进行更新，实现对物资的统计记录。

9.根据权利要求8所述的一种用于物资盘点的智能机器人，其特征在于，所述标签识别单元，包括：

标签获取单元，用于在机器人移动到达巡检点时，识别在巡检点上的巡检点标签和物资摆放标签；

RFID标签识别单元，用于基于所述物资摆放标签确定机器人的巡检路径和巡检位置，并按照所述巡检路径对巡检位置进行扫描，判断所述巡检位置是否摆放物资；

若是，确定所述物资摆放标签的信息正确，并按照物资摆放标签的巡检位置对物资进行RFID超高频识别，得到第一RFID标签；

否则，确定所述物资摆放标签的信息错误，重新规划巡检路径进行识别，确定新的巡检位置，并对物资进行RFID超高频识别，得到第二RFID标签，且按照新的巡检位置对巡检点标签进行更新。

10.根据权利要求8所述的一种用于物资盘点的智能机器人，其特征在于，所述盘点单元，包括：

第一盘点单元，用于基于第一RFID标签得到的物资信息，对巡检点进行物资盘点，得到盘点结果；

第二盘点单元，用于基于第二RFID标签得到的物资信息，对巡检点进行物资盘点，得到第一盘点数据，按照RFID标签识别单元重新对巡检点进行物资盘点，得到第二盘点数据，并判断所述第一盘点数据和第二盘点数据是否一致；

若是，将所述第一盘点数据作为盘点结果；

否则，继续按照RFID标签识别单元重新对巡检点进行物资盘点，直到前后两次物资盘点数据一致，将最新的物资盘点作为盘点结果。

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