TW201931039A - 能上下電梯的機械人以及利用該機械人收送物品的方法 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種能上下電梯的機械人，其包括：一機械人本體以及一控制系統，該控制系統安裝於所述機械人本體並用於控制機械人本體。所述機械人本體包括：移動平台、機械人軀幹以及機械人手臂，所述機械人軀幹設置於所述移動平台，所述機械人手臂設置於所述機械人軀幹。所述控制系統包括一控制模組、一規劃路徑模組以及一障礙物閃避模組，所述控制模組用於控制所述機械人移動，並控制所述機械人手臂進行相應的動作，所述路徑規劃模組根據三維立體地圖規劃出機械人從當前位置移動到目的地的最優移動資訊，所述障礙物閃避模組可以控制機械人閃避障礙物。本發明進一步涉及一種利用該機械人收送物品的方法。

Description

能上下電梯的機械人以及利用該機械人收送物品的方法

本發明涉及一種具有單一機械人手臂能上下電梯的移動機械人以及利用該機械人收送物品的方法。

目前，隨著互聯網的發展，人們現在可以足不出戶，直接在網上購物，快遞員將消費者購買的物品直接送到消費者的手中，在這個過程中，快遞員要等消費者，或者消費者不在，快遞員還要將物品送到其他地方，這樣比較浪費人力。不僅該種情形，其他很多情形都需要人力將物品搬送至指定地點或交給特定人，比較浪費人力。

有鑑於此，確有必要提供一種能上下電梯的機械人，取代人力，將物品運送至指定地點或交給特定人，以及利用該機械人收送物品的方法。

一種能上下電梯的機械人，其包括：一機械人本體以及一控制系統，該控制系統安裝於所述機械人本體並用於控制機械人本體。所述機械人本體包括：移動平台、機械人軀幹以及機械人手臂，所述機械人軀幹設置於所述移動平台，所述機械人手臂設置於所述機械人軀幹。所述控制系統包括一控制模組、一規劃路徑模組以及一障礙物閃避模組，所述控制模組用於控制所述機械人移動，並控制所述機械人手臂進行相應的動作，所述路徑規劃模組根據三維立體地圖規劃出機械人從當前位置移動到目的地的最優移動資訊，所述障礙物閃避模組可以控制機械人閃避障礙物。

一種利用能上下電梯的機械人收送物品的方法，該方法包括以下步驟：步驟一：機械人規劃路線，並移動至同樓層未收信件盒，之後進行步驟二；步驟二：機械人判斷所述未收信件盒是否有待送物件，如果有，則進行步驟三，如果沒有，則進入步驟四；步驟三：機械人利用機械人手臂抓取待送物件，並將具有收件人位置資料的待送物件置於所述置物箱，之後進行步驟四；步驟四：確認同樓層是否還有其他未收信件盒，如果有，則返回步驟一，如果沒有，則判斷機械人的置物箱是否有待送物件，如果有，則進入步驟五，如果沒有，則進行步驟八；步驟五：機械人規劃送件順序以及送件路徑，移動至同樓層收件人位置並將待送物件放置到收件人的特定位置，之後進行步驟六；步驟六：機械人確認同樓層是否還有收件人，如果有，則返回步驟五，如果沒有，則進行步驟七；步驟七：機械人確認是否有其他樓層待送物件，如果有，則進行步驟九，如果沒有，則進行步驟八；步驟八：確認其他樓層是否有未收信件盒，如果有，則進行步驟十，如果沒有，則完成任務回到當樓層充電區域；步驟九：規劃至下一樓層路徑，移動至電梯，並乘坐電梯到達相應樓層，之後進行步驟五；步驟十：規劃至下一樓層路徑，移動至電梯，並乘坐電梯到達相應樓層，之後進行步驟一。

與先前技術比較，本發明提供的能上下電梯的機械人能夠實現自動上下電梯，並利用機械人手臂可以收送物品。另外，本發明的利用該機械人收送物品的方法完全取代了人力，可以將待送件區域的物品順利地送到指定地點或特定的收件人位置，且可以實現不同樓層之間的收送物品，節約了人力和時間。

下面將結合附圖及具體實施例對本發明提供的具有單一機械人手臂能上下電梯的移動機械人作進一步的詳細說明。

請參閱圖1以及圖2，本發明提供一種能上下電梯的機械人10，其包括：一機械人本體11以及一控制系統（圖未示），該控制系統安裝於所述機械人本體11並用於控制機械人本體11。

所述機械人本體11包括移動平台110、機械人軀幹111以及機械人手臂112，所述機械人軀幹111設置於所述移動平台110，所述機械人手臂112設置於所述機械人軀幹111。在所述控制系統的控制下，所述機械人10可以移動，且所述機械人手臂112具有六軸以上的自由度，可以從不同角度拿取、放置物品並按鈕。

所述機械人軀幹111包括機械人軀體1110以及設置於該機械人軀體1110的圖像採集模組1111、資料存儲模組（圖未示）、鐳射探測模組1112以及感測模組1113等。所述圖像採集模組1111具有一立體攝像機，用於拍攝機械人10在欲移動區域移動過程中前方的圖像形成圖像訊號，該圖像訊號轉換成數位訊號，通過將該數位訊號與資料庫中預存儲的數位訊號進行對比，即可辨識物體以及人像的特徵。所述資料存儲模組存儲有欲移動區域的地圖、對應的地圖描述檔以及收件人座位表。所述鐳射探測模組1112具有一光達，該光達可以掃描周邊環境，並建立三維立體地圖。所述感測模組1113包括超音波感測器、紅外線感測器或其他可偵測物體距離的感測器，用於感測障礙物或目標位置，並感測機械人10當前位置到障礙物或目標位置之間的距離。

更進一步，所述機械人軀體1110包括一置物箱1114，該置物箱1114用於放置所述機械人手臂112抓取的物品。

所述控制系統包括一控制模組、一規劃路徑模組以及一障礙物閃避模組。所述控制模組用於控制所述機械人10移動，並控制所述機械人手臂112進行相應的動作，例如拿取物品、放置物品並按鈕。所述路徑規劃模組根據三維立體地圖規劃出機械人10從當前位置移動到目的地的最優移動資訊。所述障礙物閃避模組根據所述感測模組1113感測到的障礙物，可以控制機械人10閃避障礙物。

請參閱圖3和圖4，本發明提供一種利用能上下電梯的機械人收送物品的方法。該方法包括以下步驟： 步驟一：機械人規劃路線，並移動至同樓層未收信件盒，之後進行步驟二； 步驟二：機械人判斷所述未收信件盒是否有待送物件，如果有，則進行步驟三，如果沒有，則進入步驟四； 步驟三：機械人利用機械人手臂抓取待送物件，並將具有收件人位置資料的待送物件置於所述置物箱，之後進行步驟四； 步驟四：確認同樓層是否還有其他未收信件盒，如果有，則返回步驟一，如果沒有，則判斷機械人的置物箱是否有待送物件，如果有，則進入步驟五，如果沒有，則進行步驟八； 步驟五：機械人規劃送件順序以及送件路徑，移動至同樓層收件人位置並將待送物件放置到收件人的特定位置，之後進行步驟六； 步驟六：機械人確認同樓層是否還有收件人，如果有，則返回步驟五，如果沒有，則進行步驟七； 步驟七：機械人確認是否有其他樓層待送物件，如果有，則進行步驟九，如果沒有，則進行步驟八； 步驟八：確認其他樓層是否有未收信件盒，如果有，則進行步驟十，如果沒有，則完成任務回到當樓層充電區域； 步驟九：規劃至下一樓層路徑，移動至電梯，並乘坐電梯到達相應樓層，之後進行步驟五； 步驟十：規劃至下一樓層路徑，移動至電梯，並乘坐電梯到達相應樓層，之後進行步驟一。

在步驟一中，機械人規劃路線，並移動至同樓層未收信件盒。具體的，機械人的所述光達掃描周邊環境，並建立三維立體地圖。所述路徑規劃模組比對所述三維立體地圖與所述資料存儲模組中的欲移動區域的地圖，自動規劃出從當前位置移動至所述同樓層未收信件盒的路線。然後控制系統控制機械人按照規劃的路線移動至同樓層未收信件盒。

在移動的過程中，所述感測模組即時感測是否有障礙物，如遇到障礙物，那麼所述障礙物閃避模組將啟動閃避功能自動避開障礙物。當然，不只是在該移動過程中，之後所有的移動過程，所述感測模組和障礙物閃避模組均處於工作狀態。

在步驟二中，機械人判斷所述未收信件盒是否有待送物件，如果有，則進行步驟三，如果沒有，則進入步驟四。具體的，機械人到達同樓層未收信件盒後，利用立體攝像機拍攝未收信件盒的圖像，再通過分析判斷該未收信件盒是否有待送物件，所謂的待送物件就是指要送到某個位置或某個人的信件、公文、包裹等。

在步驟三中，機械人利用機械人手臂抓取待送物件，並將具有收件人位置資料的待送物件置於所述置物箱。具體的，機械人通過立體攝像機拍攝待送物件上的標籤，然後辨識收件人的姓名，再根據資料存儲模組存儲的收件人座位表確認收件人位置，如果沒有該收件人的位置資料，那麼機械人會將該待送物件放置到無法辨識收件人置物盒，如果有該收件人的位置資料，那麼機械人會將該待送物件放置到機械人的置物箱，並將該些收件人的姓名存儲到資料存儲模組。按照上述方法，機械人將所述待送物件一一進行辨識，並將具有收件人位置資料的待送物件按順序放置到機械人的置物箱。

在步驟五中，機械人規劃送件順序以及送件路徑，移動至同樓層未送件的收件人位置並將待送物件放置到收件人的特定位置。機械人根據步驟三中待送物件的放置順序規劃出送件順序，以及利用路徑規劃模組根據機械人的當前位置以及收件人的位置規劃出機械人的送件路徑。然後控制系統控制機械人移動至同樓層未送件的收件人位置並將待送物件放置到收件人特定位置，同時刪除所述資料存儲模組中該收件人的姓名。

在步驟六中，機械人確認同樓層是否還有收件人，如果有，則返回步驟五，如果沒有，則進行步驟七。具體的，所述機械人根據資料存儲模組存儲剩餘的收件人姓名以及收件人座位表確認同樓層是否還有其他收件人。在步驟七中，機械人確認是否有其他樓層待送物件，如果有，則進行步驟九；如果沒有，則進行步驟八。具體的，所述機械人根據資料存儲模組存儲的剩餘的收件人姓名以及收件人座位表確認其他樓層是否還有待送物件。在步驟八中：確認其他樓層是否有未收信件盒，如果有，則進行步驟十，如果沒有，則完成任務回到當樓層充電區域；

在步驟九和步驟十中的“規劃至下一樓層路徑，移動至電梯，並乘坐電梯到達相應樓層”包括以下子步驟： 子步驟a：規劃至下一樓層路徑，移動至電梯； 子步驟b：機械人手臂按下按鈕，等待電梯的到達； 子步驟c：機械人進入電梯，並按下目標樓層按鈕； 子步驟d：到達目標樓層後，離開電梯。

在子步驟a中，機械人如果要去其他樓層，那麼所述路徑規劃模組根據機械人當前位置以及其他樓層的位置規劃出行走路徑，並按照該行走路徑移動至電梯門口。

在子步驟b中，機械人通過比對當前所在樓層和目的地所在樓層，判斷自身應該是上樓還是下樓，並且機械人辨識上下樓按鈕的位置，並辨別哪個是上樓按鈕，哪個是下樓按鈕，然後利用機械人手臂按下上樓按鈕或下樓按鈕，並辨識電梯上下樓方向，如果電梯運行的方向與機械人目的地的方向相反，那麼即使電梯到達，機械人也不會進入電梯，如果電梯運行的方向與機械人目的地的方向相同，那麼機械人準備進入電梯。

在子步驟c中，當電梯運行的方向與機械人目的地的方向相同時，待電梯門打開，機械人評估電梯空間是否足夠，如果空間不夠，那麼等待下班電梯，待電梯關門後，進入子步驟b；如果空間足夠，那麼機械人進入電梯，辨識樓層按鈕的位置，機械人根據目的地所在樓層按下相應的按鈕。

在子步驟d中，機械人在電梯中辨識所到達的樓層，如果未到達目的地樓層，機械人保持不動，如果到達目的地樓層，當電梯門開啟，機械人離開電梯。

本發明的能上下電梯的機械人能夠實現自動上下電梯，並利用機械人手臂可以收送物品。另外，本發明的利用該機械人收送物品的方法完全取代了人力，可以將未收信件盒的待送物件順利地送到指定地點或特定的收件人位置，且可以實現不同樓層之間的收送物品，節約了人力和時間。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10‧‧‧機械人

11‧‧‧機械人本體

110‧‧‧移動平台

111‧‧‧機械人軀幹

112‧‧‧機械人手臂

1110‧‧‧機械人軀體

1111‧‧‧圖像採集模組

1112‧‧‧鐳射探測模組

1113‧‧‧感測模組

1114‧‧‧置物箱

圖1為本發明的能上下電梯的機械人的立體結構示意圖。 圖2為本發明的能上下電梯的機械人的右視圖。 圖3為本發明的利用能上下電梯的機械人收送物品的方法的部分流程圖。 圖4為本發明的利用能上下電梯的機械人收送物品的方法的另一部分流程圖。

無

無

Claims (10)

1. 一種能上下電梯的機械人，其包括： 一機械人本體，以及 一控制系統，該控制系統安裝於所述機械人本體並用於控制機械人本體； 所述機械人本體包括：移動平台、機械人軀幹以及機械人手臂，所述機械人軀幹設置於所述移動平台，所述機械人手臂設置於所述機械人軀幹； 所述控制系統包括一控制模組、一規劃路徑模組以及一障礙物閃避模組,所述控制模組用於控制所述機械人移動，並控制所述機械人手臂進行相應的動作，所述路徑規劃模組根據三維立體地圖規劃出機械人從當前位置移動到目的地的最優移動資訊，所述障礙物閃避模組可以控制機械人閃避障礙物。
2. 如請求項第1項所述的能上下電梯的機械人，其中，所述機械人軀幹包括機械人軀體以及設置於該機械人軀體上的圖像採集模組、資料存儲模組、鐳射探測模組以及感測模組，所述圖像採集模組可以拍攝機械人在欲移動區域移動過程中前方的圖像形成圖像訊號，用於辨識物體以及人像的特徵；所述資料存儲模組存儲有欲移動區域的地圖、對應的地圖描述檔以及收件人座位表；所述鐳射探測模組可以掃描周邊環境，並建立三維立體地圖；所述感測模組用於感測障礙物或目標位置，並感測機械人當前位置到障礙物或目標位置之間的距離。
3. 如請求項第1項所述的能上下電梯的機械人，其中，所述機械人軀體包括一置物箱，該置物箱用於放置所述機械人手臂抓取的物品。
4. 如請求項第1項所述的能上下電梯的機械人，其中，所述機械人手臂具有六軸以上的自由度。
5. 一種利用能上下電梯的機械人收送物品的方法，該方法包括以下步驟： 步驟一：機械人規劃路線，並移動至同樓層未收信件盒，之後進行步驟二； 步驟二：機械人判斷所述未收信件盒是否有待送物件，如果有，則進行步驟三，如果沒有，則進入步驟四； 步驟三：機械人利用機械人手臂抓取待送物件，並將具有收件人位置資料的待送物件置於所述置物箱，之後進行步驟四； 步驟四：確認同樓層是否還有其他未收信件盒，如果有，則返回步驟一，如果沒有，則判斷機械人的置物箱是否有待送物件，如果有，則進入步驟五，如果沒有，則進行步驟八； 步驟五：機械人規劃送件順序以及送件路徑，移動至同樓層收件人位置並將待送物件放置到收件人的特定位置，之後進行步驟六； 步驟六：機械人確認同樓層是否還有收件人，如果有，則返回步驟五，如果沒有，則進行步驟七； 步驟七：機械人確認是否有其他樓層待送物件，如果有，則進行步驟九，如果沒有，則進行步驟八； 步驟八：確認其他樓層是否有未收信件盒，如果有，則進行步驟十，如果沒有，則完成任務回到當樓層充電區域； 步驟九：規劃至下一樓層路徑，移動至電梯，並乘坐電梯到達相應樓層，之後進行步驟五； 步驟十：規劃至下一樓層路徑，移動至電梯，並乘坐電梯到達相應樓層，之後進行步驟一。
6. 如請求項第5項所述的利用能上下電梯的機械人收送物品的方法，其中，在步驟一中，機械人的所述鐳射探測模組掃描周邊環境，並建立三維立體地圖；所述路徑規劃模組比對所述三維立體地圖與所述資料存儲模組中的欲移動區域的地圖，自動規劃出從當前位置移動至所述同樓層未收信件盒的路線；然後控制系統控制機械人按照規劃的路線移動至同樓層未收信件盒。
7. 如請求項第5項所述的利用能上下電梯的機械人收送物品的方法，其中，在步驟三中，機械人通過圖像採集模拍攝待送物件上的標籤，然後辨識收件人的姓名，再根據資料存儲模組存儲的收件人座位表確認收件人位置，如果沒有該收件人的位置資料，那麼機械人會將該待送物件放置到無法辨識收件人置物盒，如果有該收件人的位置資料，那麼機械人會將該待送物件放置到機械人的置物箱，並將該些收件人的姓名存儲到資料存儲模組。
8. 如請求項第5項所述的利用能上下電梯的機械人收送物品的方法，其中，在步驟五中，機械人根據步驟三中待送物件的放置順序規劃出送件順序，以及利用路徑規劃模組根據機械人的當前位置以及收件人的位置規劃出機械人的送件路徑，然後控制系統控制機械人移動至同樓層未送件的收件人位置並將待送物件放置到收件人特定位置，同時刪除所述資料存儲模組中該收件人的姓名。
9. 如請求項第5項所述的利用能上下電梯的機械人收送物品的方法，其中，所述步驟九和步驟十中的“規劃至下一樓層路徑，移動至電梯，並乘坐電梯到達相應樓層”包括以下子步驟： 子步驟a：規劃至下一樓層路徑，移動至電梯； 子步驟b：機械人手臂按下按鈕，等待電梯的到達； 子步驟c：機械人進入電梯，並按下目標樓層按鈕； 子步驟d：到達目標樓層後，離開電梯。
10. 如請求項第9項所述的利用能上下電梯的機械人收送物品的方法，其中，在子步驟b中，機械人通過比對當前所在樓層和目的地所在樓層，判斷自身應該是上樓還是下樓，並且機械人辨識上下樓按鈕的位置，並辨別哪個是上樓按鈕，哪個是下樓按鈕，然後利用機械人手臂按下上樓按鈕或下樓按鈕，並辨識電梯上下樓方向，如果電梯運行的方向與機械人目的地的方向相反，那麼即使電梯到達，機械人也不會進入電梯，如果電梯運行的方向與機械人目的地的方向相同，那麼機械人準備進入電梯。