一种多台智能叉车联合操作控制系统技术方案

本发明专利技术涉及叉车技术领域，具体地说，涉及一种多台智能叉车联合操作控制系统。包括感知单元、规划单元、决策单元和执行单元，所述感知单元用于通过机器人自身携带的各类传感器，对客观世界进行感知；所述规划单元用于对将要行驶的路线进行规划与预测；所述决策单元用于通过机器学习算法，完成对路线的选择和判断；所述执行单元用于通过指令控制机器人各方面的设备和电机。本发明专利技术设计能够对运输任务与运行路径合理分配，实现不同的运行约束与路径空间资源的最佳匹配，从而达到提升系统整体效率、降低生产成本的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种多台智能叉车联合操作控制系统
本专利技术涉及叉车
，具体地说，涉及一种多台智能叉车联合操作控制系统。
技术介绍
物资是电网建设最重要的组成部分。设备材料质量是电网安全稳定运行的基础，物资及时供应是电网建设进度的保障，随着社会经济的发展，电网规模不断扩大，电网结构日趋复杂，对设备材料要求也随之提高，物资管理难度越来越大，急需在物资管理相应领域进行研究提升物资管理水平。目前物料搬运主要靠人工操作的叉车，人工叉车一方面需要具有一定熟练程度的工人，在工作时间上，工人不可能持续操作，因此需要更多的工人轮流操作，这会增加生产成本，另外，我国正面临着人口老龄化严重、劳动力成本上升和产业结构升级的压力，制造业等行业激烈的竞争将促使各种产业的升级与优化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多台智能叉车联合操作控制系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述技术问题的解决，本专利技术的目的在于，提供一种多台智能叉车联合操作控制系统，包括感知单元、规划单元、决策单元和执行单元，所述感知单元用于通过机器人自身携带的各类传感器，对客观世界进行感知；所述规划单元用于对将要行驶的路线进行规划与预测；所述决策单元用于通过机器学习算法，完成对路线的选择和判断；所述执行单元用于通过指令控制机器人各方面的设备和电机。作为本技术方案的进一步改进，所述感知单元包括传感器模块、实时定位模块和地图重建模块；所述传感器模块用于通过各类传感器对环境进行感知；所述实时定位模块用于实时确定位置信息；所述地图重建模块用于根据各类传感器反馈的信息建立地图信息。其中，传感器模块包括视觉摄像系统，三维激光传感器、四线激光传感器和GPS定位传感器。视觉摄像系统包括光源、镜头、相机、图像采集卡和视觉处理器，光源照明是影响机器视觉系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应用效果，由于没有通用的机器视觉照明设备，所以针对每个特定的应用实例，要选择相应的照明装置，以达到最佳效果，光源可分为可见光和不可见光，常用的几种可见光源是白帜灯、日光灯、水银灯和钠光灯，另一方面，环境光有可能影响图像的质量，所以可采用加防护屏的方法来减少环境光的影响，照明系统按其照射方法可分为：背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等，其中，背向照明是被测物放在光源和摄像机之间，它的优点是能获得高对比度的图像，前向照明是光源和摄像机位于被测物的同侧，这种方式便于安装，结构光照明是将光栅或线光源等投射到被测物上，根据它们产生的畸变，解调出被测物的三维信息，频闪光照明是将高频率的光脉冲照射到物体上，摄像机拍摄要求与光源同步。相机选用CCD工业相机，CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器，它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体，是典型的固体成像器件，CCD的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件是以电流或者电压为信号，这类成像器件通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。图像采集卡可选用PCI或AGP兼容的捕获卡可以将图像迅速地传送到计算机存储器进行处理。三维激光传感器采用三维激光扫描仪，主要的有瑞士leica公司，美国的faro公司和3ddigital公司、奥地利的rigel公司、加拿大的optech公司、法国mensi公司、中国的北京荣创兴业科技发展公司等，三维激光传感器可以直接获取各种实体或实景的三维数据，得到被测物体表面的采样点集合“点云”，具有快速、简便、准确的特点。基于点云模型的数据和距离影像数据可以快速重构出目标的三维模型，并能获得三维空间的线、面、体等各种实验数据，如测绘、计量、分析、仿真、模拟、展示、监测、虚拟现实等。四线激光传感器采用四线激光雷达，激光和微波统属电磁波，激光雷达作用距离方程的推导与微波雷达的推导是相似的，从微波雷达作用距离方程可以导出激光雷达方程：式中，PR为接收激光功率，PT为发射激光功率，GT为发射天线增益，δ为目标散射截面，D为接收孔径，R为激光雷达达到目标的距离，ηAtm为单程大气传输系数，ηSys为激光雷达的光学系统的传输系数。作为本技术方案的进一步改进，所述地图重建模块基于图像特征匹配算法，图像特征匹配的目的也是为了寻找两帧的转换关系，由于在运动环境中，所提取的特征要求对环境变化等具有不变性，目前常用的兴趣点检测算子有：Harris算子、Harris-Laplace算子、SIFT算子、SURF算子、CenSurE算子等，本实施例采用SIFT特征点算法，其算法公式如下：D(x，y，kn-1σ)＝(G(x，y，knσ)-G(x，y，kn-1σ))*I(x，y)；其中G(x，y，knσ)为参数为knσ的高斯权函数，如式，knσ写作σ0，作为本技术方案的进一步改进，所述规划单元采用蚁群算法求路径，蚁群算法就是模拟蚂蚁觅食过程中可以找到最短的路的行为过程设计的一种仿生算法。在用蚁群算法求解组合优化问题时，首先要将组合优化问题表达成与信息素相关的规范形式，然后各个蚂蚁独立地根据局部的信息素进行决策构造解，并根据解的优劣更新周围的信息素，这样的过程反复的进行即可求出组合优化问题的优化解，其方法流程如下：S1.1、建立地图模型，输入由0和1组成的矩阵表示所在领域的地图，其中0表示可以通过，1表示此处为障碍物；S1.2、设置信息，输入初始的信息素矩阵，选择初始点和终止点的位置参数；S1.3、选择从初始点下一步可以到达的节点，根据每个节点的信息素求出前往每个节点的概率，并利用轮盘算法选取下一步的初始点；S1.4、更新路径，以及路程长度；S1.5、重复S1.3和S1.4，直到到达终点或者无路径可走；S1.6、更新信息素矩阵。作为本技术方案的进一步改进，所述轮盘算法的公式如下：其中，τij(t)为析取图中弧(i，j)上的信息素的浓度，ηij为弧(i，j)相关联的启发信息，α，β分别为τij(t)，ηij的权重参数。作为本技术方案的进一步改进，所述更新信息素矩阵的算法公式如下：其中ρ为信息素挥发系数，Q为信息量增加强度，Lk(t)为路径长度。作为本技术方案的进一步改进，所述决策单元基于最短路径规划算法，在路径规划的过程中始终检测着路径点的位置(x，y)，判断该点是否在障碍物内，即是否与障碍物相碰，并将检测结果返回系统，最短路径规划算法就是在路径点到一个障碍物的罚函数的神经网络中，中间层和顶层结点的激发函数取为阶跃函数，则中间层的每个结点是决定该结点是否满足它的限定条件，若满足，输出为1,否则输出为0，若所有中间点均满足，则顶层输出为1，它表示该点在障碍物内，若中间点检测出其中至少有一个不满足限制条件，项层输出便为0，它表示该点在障碍物外，其算法流程包括如下步骤：S2.1、输入出发点P(x1，y1)及目标点P(xN，yN)的坐标，对于t＝0，初始路径一般取为出发点到目标的直线上均匀分布的点列，当x1≠xN时，xi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多台智能叉车联合操作控制系统，其特征在于：包括感知单元、规划单元、决策单元和执行单元，所述感知单元用于通过机器人自身携带的各类传感器，对客观世界进行感知；所述规划单元用于对将要行驶的路线进行规划与预测；所述决策单元用于通过机器学习算法，完成对路线的选择和判断；所述执行单元用于通过指令控制机器人各方面的设备和电机。/n

【技术特征摘要】
1.一种多台智能叉车联合操作控制系统，其特征在于：包括感知单元、规划单元、决策单元和执行单元，所述感知单元用于通过机器人自身携带的各类传感器，对客观世界进行感知；所述规划单元用于对将要行驶的路线进行规划与预测；所述决策单元用于通过机器学习算法，完成对路线的选择和判断；所述执行单元用于通过指令控制机器人各方面的设备和电机。


2.根据权利要求1所述的多台智能叉车联合操作控制系统，其特征在于：所述感知单元包括传感器模块、实时定位模块和地图重建模块；所述传感器模块用于通过各类传感器对环境进行感知；所述实时定位模块用于实时确定位置信息；所述地图重建模块用于根据各类传感器反馈的信息建立地图信息。


3.根据权利要求1所述的多台智能叉车联合操作控制系统，其特征在于：所述地图重建模块基于图像特征匹配算法，其算法公式如下：
D(x，y，kn-1σ)＝(G(x，y，knσ)-G(x，y，kn-1σ))*I(x，y)；
其中G(x，y，knσ)为参数为knσ的高斯权函数，如式，knσ写作σ0，





4.根据权利要求1所述的多台智能叉车联合操作控制系统，其特征在于：所述规划单元采用蚁群算法求路径，其方法流程如下：
S1.1、建立地图模型，输入由0和1组成的矩阵表示所在领域的地图，其中0表示可以通过，1表示此处为障碍物；
S1.2、设置信息，输入初始的信息素矩阵，选择初始点和终止点的位置参数；
S1.3、选择从初始点下一步可以到达的节点，根据每个节点的信息素求出前往每个节点的概率，并利用轮盘算法选取下一步的初始点；
S1.4、更新路径，以及路程长度；
S1.5、重复S1.3和S1.4，直到到达终点或者无路径可走；
S1.6、更新信息素矩阵。


5.根据权利要求4所述的多台智能叉车...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙兆臣，杨云燕，董亚倩，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司大理供电局，
类型：发明
国别省市：云南;53