CN116729878A - 基于无线射频技术的立体仓储机器人定位系统和方法 - Google Patents

基于无线射频技术的立体仓储机器人定位系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于无线射频技术的立体仓储机器人定位系统,包括多层货架结构,每一层货架包括由母轨组成的母轨货架区域和由子轨组成的子轨货架区域,所述母轨货架区域和所述子轨货架区域通过母轨和子轨对接换向,其特征在于,还包括：数据码载体,在每一层货架上,所述数据码载体安装在所述母轨货架区域内；以及RFID读写器,安装在立体仓储机器人的底部且识别区域沿着竖直方向朝下；当立体仓储机器人运行至所述母轨货架区域时,所述RFID读写器根据检测到的所述数据码载体的数据,以实现对立体仓储机器人的定位；并根据读取的数据形成运行轨迹,将获取的数据发送至控制器。

Description

基于无线射频技术的立体仓储机器人定位系统和方法
技术领域
本发明涉及立体仓储机器人定位技术领域,具体涉及基于无线射频技术的立体仓储机器人定位系统和方法。
背景技术
常规的立体仓储机器人定位方式是通过扫码器扫描条码进行定位。这种方式要求条码粘贴位置固定,条码表面清晰且平整,不能有灰尘或其他的物体覆盖条码,以使得扫码器可以准确的捕捉到条码的信息。但是,当立体仓储机器人在粉尘含量很大的环境内作业时,其上的条码的表面还是很容易附着一些颗粒物,从而影响扫码器准确的捕捉到条码的信息。而条码一旦出现问题,该车辆需要停止作业,安排人工进行检查,也会影响车辆的正常作业。
发明内容
本发明的目的在于提供基于无线射频技术的立体仓储机器人定位系统和方法,可以实现对立体仓储机器人的可靠定位。
为达到本发明之目的,采用如下技术方案：
第一方面,基于无线射频技术的立体仓储机器人定位系统,包括多层货架结构,每一层货架包括由母轨组成的母轨货架区域和由子轨组成的子轨货架区域,所述母轨货架区域和所述子轨货架区域通过母轨和子轨对接换向,还包括：数据码载体,在每一层货架上,所述数据码载体安装在所述母轨货架区域内；以及
RFID读写器,安装在立体仓储机器人的底部且识别区域沿着竖直方向朝下；
当立体仓储机器人运行至所述母轨货架区域时,所述RFID读写器根据检测到的所述数据码载体的数据,以实现对立体仓储机器人的定位；并根据读取的数据形成运行轨迹,将获取的数据发送至控制器。
在至少一个实施方式中,所述数据码载体的数据包括以层、行和列相组合的方式表示的当前所述数据码载体在多层货架中的位置信息。
在至少一个实施方式中,在货架上安装有检测板。
在至少一个实施方式中,在所述立体仓储机器人的底部布置有光电传感器,两个所述光电传感器之间的距离比所述检测板的宽度小。
在至少一个实施方式中,所述根据读取的数据形成运行轨迹包括：
所述立体仓储机器人运行至一个所述母轨货架区域后,RFID读写器读取对应的所述数据码载体的数据,所述数据码载体的数据是表示运行轨迹的一个坐标点；
将所述立体仓储机器人运行过程中,所述RFID读写器采集的所有的所述数据码载体的数据依次排列，即组成所述立体仓储机器人的运行轨迹。
第二方面,基于无线射频技术的立体仓储机器人定位方法,包括：
立体仓储机器人按照预设命令运行到母轨货架区域,在达到之后,所述RFID读写器实时获取所述母轨货架区域上的数据码载体的数据；
判断所述数据码载体的数据和所述预设命令指定的目标数据是否一致；如果一致则表示立体仓储机器人按照命令运行至正确的母轨货架区域；否则,发出报警信息。
在至少一个实施方式中,在立体仓储机器人按照命令运行至正确的母轨货架区域之后还包括：
检测两个所述光电传感器的信号；
如果有一个或两个所述信号不是真值,则所述立体仓储机器人根据所述信号进行位置调整,直至两个所述信号都是真值才停止位置调整。
在至少一个实施方式中,所述立体仓储机器人进行位置调整过程中所执行的各个调整距离值被发送至控制器；基于存储的多个所述调整距离值的均值,指导所述立体仓储机器人进行位置调整。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果：
现有技术中的机器人上的条码如果被粉尘颗粒覆盖,则不能有效采集机器人的位置信息,影响准确定位。
(1)本申请的基于无线射频技术的立体仓储机器人定位系统,包括多层货架结构,每一层货架包括由母轨组成的母轨货架区域和由子轨组成的子轨货架区域,所述母轨货架区域和所述子轨货架区域通过母轨和子轨对接换向,在每一层货架上,所述数据码载体安装在所述母轨货架区域内。
其中,所述数据码载体的数据包括以层、列和行组成表示的位置信息。当立体仓储机器人运行至所述母轨货架区域时,所述RFID读写器根据检测到的所述数据码载体的数据,以确定机器人在多层货架中的层、列和行的位置,从而准确的确定机器人的位置。RFID读写器读取所述数据码载体的数据,避免了条码被粉尘颗粒覆盖而不能准确获取信息的问题，提高机器人定位的准确性和可靠性。
(2)机器人在运行的过程中每个位置获取相应的位置信息。根据获取的多个位置信息,形成机器人的运行轨迹，以实现对机器人运动过程的准确控制。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,且构成说明书的一部分,发明的实施例一起用于解释本发明,构成对本发明的限制。
图1为申请的的多层货架的结构示意图。
图2为实施例的根据光电传感器发射至检测板上的光斑判断机器人是否运行至准确的位置的示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本发明的部分实施例,而不是全部实施例。
常规的立体仓储机器人定位方式是通过扫码器扫描条码进行定位。这种方式要求条码粘贴位置固定,条码表面清晰且平整,不能有灰尘或其他的物体覆盖条码,以使得扫码器可以准确的捕捉到条码的信息。但是,当立体仓储机器人在粉尘含量很大的环境内作业时,其上的条码的表面还是很容易附着一些颗粒物,从而影响扫码器准确的捕捉到条码的信息。而条码一旦出现问题,该车辆需要停止作业,安排人工进行检查,也会影响车辆的正常作业。
针对上述技术问题,第一方面，本实施例提供基于无线射频技术的立体仓储机器人定位系统,参照图1,包括所述系统还包括数据码载体,对于多层货架当中的每一层货架,所述数据码载体安装在该层货架的所述母轨货架区域b内。
在立体仓储机器人的底部安装有RFID读写器,RFID读写器的识别区域沿着竖直方向朝下。
对于多层货架,本实施例通过提升机将立体仓储机器人搬运到多层货架当中选择的目标层,之后立体仓储机器人沿着货架运行。
多层货架当中的每一层货架包括由母轨组成的母轨货架区域b和由子轨组成的子轨货架区域a。当立体仓储机器人在母轨货架区域内时沿着母轨移动。当立体仓储机器人在子轨货架区域a内时沿着子轨移动。当立体仓储机器人从子轨货架区域a进入到母轨货架区域b内的过程中，其从子轨切换到母轨上,以实现从子轨货架区域进入到母轨货架区域内。
在一个实施例中,如图1所示,母轨货架区域处于子轨货架区域的中间位置,当立体仓储机器人从子轨货架区域进入到母轨货架区域内之后,所述RFID读写器根据检测到的所述数据码载体的数据实现对立体仓储机器人的定位(具体详见后文),并根据读取的数据形成运行轨迹(具体详见后文)。
在本实施例中,所述数据码载体的数据包括以层、行和列相组合方式表示的当前所述数据码载体在多层货架中的位置信息。
例如,如果立体仓储机器人运行到一个母轨货架区域内并采集到所述数据码载体的数据是2003008,则表示当前的所述数据码载体在多层货架中处于第二层、第3列、第八行，相应的证明当前立体仓储机器人在多层货架中的位置是第二层、第3列、第八行,据此确定立体仓储机器人的当前位置。
在本实施例中,所述根据读取的数据形成运行轨迹包括：
所述立体仓储机器人运行至一个所述母轨货架区域后,RFID读写器读取该母轨货架区域内的所述数据码载体的数据,并且用采集到的所述数据码载体的数据表示运行轨迹的一个坐标点。
例如,依次采集到的所述数据码载体的数据是1002007,2003008,3004005,4005006。上述四个数据表示运行轨迹上的四个坐标点。
在获取到各个坐标点数据之后,将所述立体仓储机器人运行过程中,所述RFID读写器采集的所有的所述数据码载体的数据依次排列即组成所述立体仓储机器人的运行轨迹。
具体的,将如下数据1002007,2003008,3004005,4005006依次串联起来,可得到立体仓储机器人的运行轨迹是：从1层的2列7行运行至2层的3列8行,之后继续运行至3层的4列5行,之后继续运行至4层的5列6行。通过对立体仓储机器人的实时定位,以及基于各个定位数据形成运行轨迹,全面掌握立体仓储机器人的运行情况,实现对机器人运行状况的实时监控。
在另一个实施例中,在货架上安装有检测板。在所述立体仓储机器人的底部布置有光电传感器,两个所述光电传感器之间的距离比所述检测板的宽度小。
当立体仓储机器人运行至货架指定的位置后,为了使得机器人的停车在尽可能准确的位置,需要对机器人的停车位置进行检测以及进行必要的微调整。本实施例中,所述光电传感器是漫反射传感器,可检测的距离是0至100mm。当所述光电传感器射出的光斑照射到检测板上即为检测到，则相应的所述光电传感器的信号值是真值(true)。如果光电传感器射出的光斑没有照射到检测板上即为没有检测到,则相应的所述光电传感器的信号值是假值(false)。
只有当两个所述光电传感器射出的光斑都照射到检测板上,此时两个所述光电传感器都检测到了所述检测板,则两个所述光电传感器的信号值都是真值(true)，表明机器人停止在最佳位置。通过两个所述光电传感器对所述检测板的检测,以判断机器人是否停车在最佳停车位置,以及根据检测的结果微调整机器人的位置,使得机器人最终停止在最佳位置,实现准确停车。
第二方面,在另一个实施例中,提供基于无线射频技术的立体仓储机器人定位方法,包括：
立体仓储机器人按照预设命令运行到母轨货架区域,在达到之后,所述RFID读写器实时获取所述母轨货架区域上的数据码载体的数据；
其中,所述预设命令包括需要达到的目标母轨货架区域在多层货架中的位置信息,所述位置信息以层、列、行组合的方式表示。
其中,所述数据码载体的数据包括以层、行和列相组合的方式表示的当前所述数据码载体在多层货架中的位置信息。
在获取到母轨货架区域的数据码载体的数据之后,将所述数据码载体的数据所包括的位置信息和所述预设命令包括的位置信息进行比较,以判断立体仓储机器人是否达到了要求的位置。如果两个所述位置信息一致，则表示立体仓储机器人达到了要求位置,否则表示运行出现故障,则发出报警信息,提示需要对机器人进行维护。
例如,当机器人运行至和目标位置有10cm距离的位置时,RFID读写器会识别到数据载码体的坐标数据,并判断获取的所述数据载码体的坐标数据和预设的目标位置的坐标是否一致,如果一致,则确认货位(以数据载码体标识)坐标准确无误。
当立体仓储机器人按照预设命令运行至正确的母轨货架区域(即获取的数据码载体的数据包括的位置信息和预设命令包括的位置信息一致),在此情况下,为了使得机器人可以停车的一个准确的位置处,需要继续进行如下步骤：
检测两个所述光电传感器的信号,根据检测结果得知两个所述光电传感器的信号值分别是否为真值。
如果有一个或两个所述信号不是真值,则所述立体仓储机器人根据所述信号进行位置调整。两个所述光电传感器之间的距离比检测板的宽度小。当存在至少一个信号不是真值(即假值)时,所述立体仓储机器人移动很短的距离以带动所述光电传感器移动,当所述光电传感器移动后其发射的光斑可以照射至所述检测板上时,则相应的所述光电传感器的信号值为真值。通过不断的微距离调整,使得两个光电传感器都可以准确的照射在所述检测板上,相应的两个所述光电传感器的信号值都是真值,此时机器人已经处于最佳停车位置,停止位置调整。
所述立体仓储机器人进行位置调整过程中所执行的各个调整距离值被发送至控制器；基于存储的多个所述调整距离值的均值,指导所述立体仓储机器人进行位置调整。
关于立体仓储机器人的位置调整过程中所述光电传感器的信号值以及机器人调整的距离的关系:
本实施例中,两个光电传感器的光斑中心的距离被设置为48mm,光电传感器对应的光斑的直径为2mm,所述检测板宽度为50mm。所以当机器人停在最佳位置时,两个光电传感器发射的两个光斑刚好完整照射在所述检测板上,相应的两个光电传感器输出的信号都为真值(TRUE)。
如图2所示,当机器人停车后,当光电传感器射出的光斑照射在检测板上时,相应的光电传感器发出的光斑的状态为红色光斑,则表示机器人停止的在准确的位置。相反,如果光电传感器的发出的光斑的状态为绿色光斑状态,则说明光电传感器射出的光没有照射在检测板上,证明机器人没有停止在准确的位置,表示机器人需要进行相应的位置调整。
例如,参照图2,本实施例中,由于是左侧光斑未有信号,右侧光斑有信号,则机器人向右侧低速调整(调整距离不超过50mm,如果运行超过50mm还未能定位成功，则报警),直至状态和红色光斑一致,停止运行。此时RFID还是能够识别数据载码体的信息,否则系统报警。
机器人的每次进行位置调整的过程中所运行的距离都会被记录。在机器人后续运行过程中,后续发任务到该位置的时候会根据距离目标位置的总距离，结合近几次的调整的距离的平均值，根据一定的比例关系，算出一个距离补偿值(可能是正值，也可能是负值)，加到运行距离给定值上，尽量减少甚至消除调整动作。如下例所述：
例如,当前位置在零位，目的位置在第四个货位，相邻货位间距为1400mm，则运行总距离为5600mm。在机器人在运行总距离为5600mm之后，在运行到目标位置后需要调整5.6mm才能确保位置正确，则换算出调整距离比为5.6mm/5600mm＝1mm/m。如果系统记录最近三次的值，例如0.9mm/m，1.1mm/m,1mm/m,计算出来平均值为1mm/m。
当需要再次设置运行距离时。例如，下个任务的目标位置是此货位，距离此货位的总距离是10m，基于计算出来平均值为1mm/m，计算得到的运行距离的补偿值是10m*1mm/m。则需要设置的运行距离是10m+10m*1mm/m,即10010mm。
根据上述的计算结果，该计算结果包括了目标距离和运行的补偿值。当机器人按照计算结果运行时，则机器人可以直接准确的运行到目标位置，不需要再进行位置调整，避免到位后再去调节，节省效率，也能在加测板更换后自动适应，免维护。
这个实时调整功能也是定位系统的一个重要点，既能够减少长距离运行的报警几率，又能在长时间运行轮子磨损后自动弥补误差，减少维护工作。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买,异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制,各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的支撑块、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中,常规的型号,加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式,在此不再详述,本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.基于无线射频技术的立体仓储机器人定位系统,包括多层货架结构,每一层货架包括由母轨组成的母轨货架区域和由子轨组成的子轨货架区域,所述母轨货架区域和所述子轨货架区域通过母轨和子轨对接换向,其特征在于,还包括：数据码载体,在每一层货架上,所述数据码载体安装在所述母轨货架区域内；以及
RFID读写器,安装在立体仓储机器人的底部且识别区域沿着竖直方向朝下；
当立体仓储机器人运行至所述母轨货架区域时,所述RFID读写器根据检测到的所述数据码载体的数据,以实现对立体仓储机器人的定位；并根据读取的数据形成运行轨迹,将获取的数据发送至控制器。
2.根据权利要求1所述基于无线射频技术的立体仓储机器人定位系统,其特征在于,所述数据码载体的数据包括以层、行和列相组合的方式表示的当前所述数据码载体在多层货架中的位置信息。
3.根据权利要求1所述基于无线射频技术的立体仓储机器人定位系统,其特征在于,在货架上安装有检测板。
4.根据权利要求3所述基于无线射频技术的立体仓储机器人定位系统,其特征在于,在所述立体仓储机器人的底部布置有光电传感器,两个所述光电传感器之间的距离比所述检测板的宽度小。
5.根据权利要求2所述基于无线射频技术的立体仓储机器人定位系统,其特征在于,所述根据读取的数据形成运行轨迹包括：
所述立体仓储机器人运行至一个所述母轨货架区域后,RFID读写器读取对应的所述数据码载体的数据,所述数据码载体的数据是表示运行轨迹的一个坐标点；
将所述立体仓储机器人运行过程中,所述RFID读写器采集的所有的所述数据码载体的数据依次排列，即组成所述立体仓储机器人的运行轨迹。
6.基于无线射频技术的立体仓储机器人定位方法,其特征在于,包括：
立体仓储机器人按照预设命令运行到母轨货架区域,在达到之后,所述RFID读写器实时获取所述母轨货架区域上的数据码载体的数据；
判断所述数据码载体的数据和所述预设命令指定的目标数据是否一致；如果一致则表示立体仓储机器人按照命令运行至正确的母轨货架区域；否则,发出报警信息。
7.根据权利要求6所述基于无线射频技术的立体仓储机器人定位方法,其特征在于,在立体仓储机器人按照命令运行至正确的母轨货架区域之后还包括：
检测两个所述光电传感器的信号；
如果有一个或两个所述信号不是真值,则所述立体仓储机器人根据所述信号进行位置调整,直至两个所述信号都是真值才停止位置调整。
8.根据权利要求7所述基于无线射频技术的立体仓储机器人定位方法,其特征在于,所述立体仓储机器人进行位置调整过程中所执行的各个调整距离值被发送至控制器；基于存储的多个所述调整距离值的均值,指导所述立体仓储机器人进行位置调整。
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