一种基于云辅助的智能仓管机器人系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于云辅助的智能仓管机器人系统与方法；包含云平台的支持，软件定义网络的应用，人机交互实现，以及多个机器人组成的可交互、自组织、合作实现整个仓储的实时存取功能。在运行的过程中，机器人通过云平台辅助规划取货的路径，搜寻和分析数据库中的客户订单，获取需要搬运物品的信息。机器人通过扫描RFID标签确认货物，并利用自带的摄像头扫描周围信息并上传到云端处理分析从而规划出运行的轨迹，并将货物准确送到打包处打包。与此同时，机器人之间可通过与云平台实现知识库共享、控制方式共享、网络模式共享以及彼此之间的交互，实现群感智能，使得每个机器人不仅能够独立的完成一项任务，同时也能够通过合作共同完成各种任务。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及仓管机器人系统，尤其涉及一种基于云辅助的智能仓管机器人系统与方法。
技术介绍
当前，主流的仓储机器人都是通过磁导航的方式，AGV按照预先设定好的程序进行道路的选择，壁障，搬运货物等。在这种AGV中，将很多的运算，分析工作交给自带的运算器来计算，然后通过控制器来控制输出，但是由于机器本身的限制，很难实现大计算能力芯片的嵌入，存储能力也很有限，无法实现快速精确的计算和控制，工作的复杂度受到了很大的限制。于此同时，由于AGV自身的电池限制，很难实现长时间高强度的工作。另一方面，在现有的AGV工作模式中，往往是单机作战，尽管引入了多机系统，由于机器之间缺少交互性，各个机器都只是按照自己设定好的程序运行，无法适应环境的变化。另一方面，主流的机器人都是通过预先编程的方式进行决策控制，由于物理空间等因素的限制，单体机器人的计算和储存能力有限，故可操作任务的复杂度有限。随着亚马逊KIVA机器人系统的专利技术和应用不断提升，使得仓库管理机器人的工作方式有了很大的改观，工作效率得到了极大的提升。相比于现有的磁导航AGV机器人，KIVA系统机器人能够通过一方面通过摄像头和坐标节点来确定自身的位置，二来能够通过可升降的摄像头来读取物品的二维码，从而识别货物实现分拣工作。于此同时，KivaMFS系统的两个摄像头利用BlackfinBF548单核汇聚式处理器执行控制、信号与图像处理的独特能力，执行实时图像分析，并实现与机器人主控制器进行交互配合的通信协议。此系统的摄像头传感器执行两个基本而独立的功能：朝上的摄像头读取数据矩阵条形码，这些条形码能够识别独一无二的货架，并实现货架的接驳。朝下的摄像头处理坐标点信息，以确定机器人的位置。Blackfin处理器执行用于图像采集、分段、亚像素目标定位和数据矩阵代码读取的复杂图像处理算法。此处理器的性能、足够高的系统带宽以及片上存储器可加快图像流水线处理，从而确保动态、快速和高效率的机器人导航。另外，Kiva采用了ADI公司的VisualDSP++(R)C/C++编译器将这些算法从上一代平台移植到Blackfin中。其它算法在VisualDSP++数据可视化工具的支持下进行开发，该工具支持绘制图像直方图，能够在开发过程中检查、保存和装入测试图像。Kiva公司还采用了Blackfin图像处理器工具箱，这是一组设计用于更快速地开发基于Blackfin的复杂图像或视频处理解决方案的自包含图像处理原语。这个工具箱已针对在Blackfin处理器系列上的运行进行了优化，Kiva采用其Sobel_fastasm函数对获得的图像应用经典的索贝尔运算子边沿检测方法。BlackfinBF548的汇聚架构、处理能力以及大量外设使Kiva公司实现了外形紧凑、高性价的产品设计。特别是它无需胶合逻辑的片上传感器接口、强大的DMA引擎、缓存控制以及DDRDRAM控制器提供了大量功能和存储器配置能力，这些都是推出具有市场竞争优势的产品所必需的。但是，我们也能够看到，在这个系统中存在的明显不足：(1)机器人整体计算能力(CPU)和储存能力(内存及硬盘)依然受硬件的约束，任务复杂度拓展性差；(2)人机交互性很差。此机器人仅仅作为人分装工作的帮手，提供货物的运输和识别，无法实现进一步的人机交互，例如缺货提醒，语音交互等等。；(3)在多变的工业环境下，现有的机器人无法实时感知环境的变化，并且对于环境的变化做出相应的应对策略。例如，如果货物传输的过程中，AGV车上的货物因外力因素掉了下来，这时AGV很难感应到这一变化，因而会造成无用功。(4)机器人之间的交互性很差。机器人之间的交互仅仅存在于彼此之间的相互躲避，除此之外没有别的交互。往往机器人之间的调试需要分台进行，这样很难实现更大的资源优化和提升工作效率。(5)机器人由于电池的限制，加上各种计算控制集中于一身，因而耗电量很大，生命周期很短。往往工作一段时间就得去充电，大大降低了工作效率。(6)现有的机器人无法分工协作，共同完成任务和目标。(7)机器人的智能性比较差。因为机器人仅仅依靠定为节点来定位，一旦环境发生变化，虽然能够很好的躲避，但是无法快速自主的规划路径方案，智能化不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，为大、中型的仓库提供一种基于云辅助的智能仓管机器人系统与方法，旨在提高仓储物流的管理效率，减轻工作人员的负担。本专利技术通过下述技术方案实现：一种基于云辅助的智能仓管机器人系统，其特征在于，包括：用于数据处理和分析的云平台；用于对货物进行扫描识别的RFID设备；用于货物搬运的仓储机器人；用于保障系统数据传输的网络服务质量优化机制的SDN无线设备。SDN无线设备，是基于SDN(软件定义网络)的思想，令数据转发面与数据控制面剥离，将遵循OpenFlow协议的网络设备作为无线AP部署在仓库内，实现网络流量的负载均衡，并向后台维护人员提供高柔性的网络服务优化接口，提升整体网络服务质量的实时性和鲁棒性。所述云平台包括：机器人交互模块；通过分析任务和仓储机器人状态下达调度指令，云端通过机器人交互模块实现对仓储机器人的路径规划和操作控制；知识储存模块；用于储存机器人任务实施过程所需的环境地图、待抓取货物信息、控制方式、网络模式的数据，是实现技能共享的载体；众包模块；用于将系统维护的部分代码开源，向技术爱好者提供接口用于代码版本的优化，通过分析评估，向后台维护人员的系统优化提供参考；仓库货架监控模块；用于实时监控货架状态信息，更新货物数量信息，保证货物存储质量；仓库环境监控模块；用于实时监控仓库环境信息，包括温度、光强、气压、特殊气体等指标，并向后台维护人员提供可视化控制界面。所述RFID设备用于货物信息的储存和识别；机器人通过携带的RFID阅读器扫描货架上的RFID标签获取物品信息，从而确定目标货物信息以便下一步操作。所述仓储机器人包括如下模块：感知模块；包括RFID设备、智能摄像头等图像设备、视频采集设备等；人机交互模块；人机交互模块包括语音交互模块、任务状态显示模块，用于现场工作人员的现场控制；控制模块；为机器人本体搭载的嵌入式控制设备及运行环境，用于接受感知信息、下载云端信息以及向下发送执行信息；运动执行模块；为各执行终端，通过接受来自控制模块的机器人执行动作；无线通讯模块；用于仓储机器人间通信，以及与云平台通信；仓储机器人通过感知模块获取运行信息，通过无线通信模块实时与云端通信接受指令，基于控制模块机器人对感知数据和云端下载信息进行处理，发送执行信息给运动执行模块，并维护人机交互模块工作状态，保证仓储机器人的稳定运行。一种基于云辅助的智能仓管机器人系统的运行方法，包括如下步骤：当仓储机器人在云平台的调度下移动到相应货架，仓储机器人本体所携带的RFID阅读器会扫描货架上的RFID标签，进而得到货架的货物信息；在此基础上，仓储机器人通过本地的运算以及同云端的交互，二次确定货物的种类、位置、数量等信息；确认无误后，仓储机器人在云端机器人交互模块的调度下进行下一步操作；仓储机器人根据订单信息，将货物抓取并运送至打包处的工作；仓储机器人，通过感知模块获取周围环境信息、向云端提供数据参考数据，仓储机器人在云端调度过程中，感知模块通过光学、温度和气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于云辅助的智能仓管机器人系统，其特征在于，包括：用于数据处理和分析的云平台；用于对货物进行扫描识别的RFID设备；用于货物搬运的仓储机器人；用于保障系统数据传输的网络服务质量优化机制的SDN无线设备。

【技术特征摘要】
1.一种基于云辅助的智能仓管机器人系统，其特征在于，包括：用于数据处理和分析的云平台；用于对货物进行扫描识别的RFID设备；用于货物搬运的仓储机器人；用于保障系统数据传输的网络服务质量优化机制的SDN无线设备。2.根据权利要求1所述基于云辅助的智能仓管机器人系统，其特征在于，所述云平台包括：机器人交互模块；通过分析任务和仓储机器人状态下达调度指令，云端通过机器人交互模块实现对仓储机器人的路径规划和操作控制；知识储存模块；用于储存机器人任务实施过程所需的环境地图、待抓取货物信息、控制方式、网络模式的数据，是实现技能共享的载体；众包模块；用于将系统维护的部分代码开源，向技术爱好者提供接口用于代码版本的优化，通过分析评估，向后台维护人员的系统优化提供参考；仓库货架监控模块；用于实时监控货架状态信息，更新货物数量信息，保证货物存储质量；仓库环境监控模块；用于实时监控仓库环境信息，包括温度、光强、气压、特殊气体等指标，并向后台维护人员提供可视化控制界面。3.根据权利要求2所述基于云辅助的智能仓管机器人系统，其特征在于，所述RFID设备用于货物信息的储存和识别；机器人通过携带的RFID阅读器扫描货架上的RFID标签获取物品信息，从而确定目标货物信息以便下一步操作。4.根据权利要求3所述基于云辅助的智能仓管机器人系统，其特征在于，所述仓储机器人包括：感知模块；包括RFID设备、智能摄像头等图像设备、视频采集设备；人机交互模块；人机交互模块包括语音交互模块、任务状态显示模块，用于现场工作人员的现场控制；控制模块；为机器人本体搭载的嵌入式控制设备及运行环境，用于接受感知信息、下载云端信息以及向下发送执行信息；运动执行模块；为各执行终端，通过接受来自控制模块的机器人执行动作；无线通讯模块；用于仓储机器人间通信，以及与云平台通信；仓储机器人通过感知模块获取运行信息，通过无线通信模块实时与云端通信接受指令，基于控制模块机器人对感知数据和云端下载信息进行处理，发送执行信息给运动执行模块，并维护人机交互模块工作状态，保证仓储机器人的稳定运行。5.权利要求1至4中任一项所述基于云辅助的智能仓管机器人系统的运行方法，其特征在于包括如下步骤：当仓储机器人在云平台的调度下移动到相应货架，仓储机器人本体所携带的R...

【专利技术属性】
技术研发人员：万加富，李迪，汤胜龙，易鸣伦，蔡虎，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44