本申请实施例公开一种基于色标识别和距离传感的快速精准自动码垛方法和装置，包括以下步骤：在叉车式堆垛机器人的横向或侧向叉指前端设置有距离传感器和色标传感器或色标开关，在托盘左右插孔上方横梁上贴有色条、色标标签，叉车式堆垛机器人包含全向轮；叉车式堆垛机器人在车载导航系统引导下移动至目标托盘附近，根据距离传感器信号控制机器人行车方向，根据目标托盘上色条和色标标签信号控制横向叉指与托盘插孔的相对位置，实现快速精准对准。本申请实施例充分利用色标标签和色标开关成本低、精度高、处理速度快等优点，结合距离传感器进行航向角控制，可大大降低叉车式堆垛机器人的制造成本、提高其运行效率、增强其叉取或码垛托盘及货物的稳定性和可靠性。或码垛托盘及货物的稳定性和可靠性。或码垛托盘及货物的稳定性和可靠性。
【技术实现步骤摘要】
基于色标识别和距离传感的快速精准自动码垛方法和装置
[0001]本申请涉及叉车式堆垛机器人码垛
，具体为一种基于色标识别和距离传感的快速精准自动码垛方法和装置。
技术介绍
[0002]在现有叉车式堆垛机器人自动码垛应用场景中，货物存放有两种类型，一种是货物存放在货架上，另一种是货物码垛在地面上的形式。叉车式堆垛机器人在叉取和码垛货物过程中，存在货叉对准的问题。
[0003]在无货架托盘高位码垛应用中，特别是对于重载货物，为确保安全生产，对码垛的对准精度要求较高。然而，现有叉车式堆垛机器人在叉取和码垛货物时，通常仅仅依靠机器人的绝对位姿导航系统，缺少货叉与托盘相对位姿的高精度测量，无法修正叉取时货叉与托盘的相对偏差，难以保证货叉以正确的位姿叉取托盘，容易导致在高位码垛时累积偏差，存在货物倾倒风险。
[0004]专利（申请号：CN202011345420.5一种液压货叉的自动对准控制方法及装置）提出在叉指上设置两个激光雷达测距传感器获取叉车与托盘间的相对位姿，计算航向角补偿量去调整叉车行进方向，改善叉指与托盘的对准精度。然而，该方法仍存在如下几个问题。
[0005]一是在行进过程中实时获取补偿量难度大、精度低，存在超调量的问题，行进中需要不断调整航向角，自动对准速度慢。
[0006]二是采用边行进边调整航向角需要较宽的场地空间，码垛空间利用率低。
[0007]三是激光雷达的造价较高，导致机器人成本高。
[0008]色标标签和色标光电开关或色标传感器是制造领域相对成熟的自动控制方案，能够实现辨色、定位、定长、纠偏、计数等控制功能。色标标签和色标开关具有成本低、精度高、处理速度快等优点，常用在包装、印刷、纺织、造纸等行业领域。
[0009]本申请提出在侧向叉车式堆垛机器人的叉指上设置测距传感器和色标开关，在托盘上设置色带和色标标签，通过测距传感器和色标开关控制机器人与货物托盘对准后停止不动，控制侧向叉指插进托盘，可有效解决或缓解现有技术的部分不足。
技术实现思路
[0010]本申请实施例提供一种基于色标识别和距离传感的快速精准自动码垛方法和装置，以解决或缓解现有技术中的一项或更多项技术问题。
[0011]作为本申请实施例的一个方面，本申请实施例提供一种基于色标识别和距离传感的快速精准自动码垛方法和装置，包括以下步骤。
[0012]在叉车式堆垛机器人的横向叉指前端分别设置有两个距离传感器和两个色标开关或色标传感器，在托盘的左插孔和右插孔上方横梁上贴有色条和左右两条色标标签；所述色条与色标标签的颜色对比强烈；所述左色标标签与右色标标签沿托盘横梁轴线方向的间距等于叉指上色标开关之间距；所述两个距离所述色标标签贴在色条上，色标标签可采
用类似魔术贴形式，方便色标标签贴上色条或从色条上撕下。
[0013]叉车式堆垛机器人横向叉指对准托盘的运行，机器人获取目标托盘所在位置信息并在车载运行控制系统引导下，移动到托盘附近区域；车载运行控制系统调整机器人的行进方向与托盘边缘同向但不一定平行，横向叉指与托盘边缘交叉但不一定垂直；车载运行控制系统读取横向叉指前端的两个距离传感器信号，并据此信号调整机器人的姿态使其横向叉指的两个距离传感器与托盘边缘距离相等且等于设定的数值；控制机器人举升机构抬起横向叉指至托盘色标标签相同高度；获取色标开关读取色条的光电信号，控制机器人的两个色标开关同时检测到色标标签信号，完成机器人横向叉指与托盘的对准；控制机器人举升机构和横向叉指的进叉退叉，实现对托盘的叉取、码垛或拆码。
[0014]优选地，所述叉车式堆垛机器人包含全向驱动轮，可实现定点转向；机器人移动到托盘附近区域可以是通过激光导航、磁条导航、二维码导航、色条导航等；所述叉车式堆垛机器人为横向叉车机器人或侧向叉车机器人或三向叉车机器人；所述三向为前向、左侧向和右侧向。
[0015]优选地，所述目标托盘所在位置信息包含其在绝对空间的平面x和y坐标值和高度z坐标值。
[0016]进一步改进的，所述叉车式堆垛机器人横向叉指对准托盘的运行包括以下步骤。
[0017]S1，机器人车载运行控制系统获取目标托盘所在位置信息，并导航机器人移动到托盘附近区域。
[0018]S2，控制机器人横向叉指指向目标托盘，机器人行进方向与托盘边缘同向。
[0019]S3，读取两个距离传感器的信号；判断两个距离传感器信号差值是否小于预设值，若是，则认为机器人行进方向与托盘边缘直线平行，转到步骤S5；若否，则转到步骤S4。
[0020]S4，计算机器人行进方向与托盘边缘直线的倾斜角，控制全向驱动轮调整机器人行进方向，转到步骤S3。
[0021]S5，控制机器人横向叉指举升到托盘色条高度，使色标开关能读取色条和色标标签的光电信号。
[0022]S6，控制机器人沿当前色条方向行进。
[0023]S7，判断两个色标开关是否都读取到色标标签信号，若是，则转到步骤S8；若否，则转到步骤S3。
[0024]S8，机器人停止行进，控制横向叉指沿高度移动，使横向叉指进叉时不会与托盘触碰。
[0025]S9，控制横向叉指前移一定距离，控制叉指将托盘及货物托起或码垛起来。
[0026]S10，当前任务结束。
[0027]优选地，所述托盘色条高度取决于托盘所在层数，由托盘位置信息确定。
[0028]优选地，所述横向叉指的进叉和升降由机器人车载运行控制系统控制，可以利用色标识别信号或拉绳编码器进行控制。
[0029]优选地，所述步骤S4中，倾斜角θ的计算采取倾斜角的正切值tanθ等于距离传感器信号中长距离信号l
c
与短距离信号l
d
之差
∆
l除以距离传感器间距w；若右边传感器读取的是长距离信号，则控制机器人向左转；若右边传感器读取的是短距离信号，则控制机器人向右转。
[0030]优选地，所述步骤S9中，叉指托起托盘是指叉指向上移动举起托盘一定高度，以托盘脱离支撑为下限，叉指举起托盘移动时不与支撑有碰触；叉指将托盘码垛起来是指叉指向下移动一定距离，以托盘与支撑稳固接触为上限，叉指在托盘码垛起来后继续下移一定距离，使得叉指退叉时不与托盘碰触；所述支撑为地面或下一层的托盘及货物。
[0031]本申请实施例与现有技术相比所带来的有益效果是：本申请实施例采用基于色标识别和距离传感的快速精准自动码垛方法和装置，由于无需激光雷达传感器或其他RFID标签或二维码等传感检测技术，可大大降低机器人的制造成本；完全基于色标标签的光电开关信号，信息处理高效、定位准确，可大大提高机器人的运行效率；色标标签和色标传感器是一种广泛应用在包装、印刷、纺织、造纸等行业的自动控制系统的成熟检测技术，避免了其他技术带来的不可靠风险。
附图说明
[0032]图1所示为叉车式堆垛机器人横向叉指对准托盘运行的流程图。
[0033]图2所示为叉车式堆垛机器人与托盘装置示本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于色标识别和距离传感的快速精准自动码垛方法和装置，其特征在于，包括以下步骤：在叉车式堆垛机器人的横向叉指前端分别设置有两个距离传感器和两个色标开关或色标传感器，在托盘的左插孔和右插孔上方横梁上贴有色条和左右两条色标标签；所述色条与色标标签的颜色对比强烈；所述左色标标签与右色标标签沿托盘横梁轴线方向的间距等于叉指上色标开关之间距；所述两个距离所述色标标签贴在色条上，色标标签可采用类似魔术贴形式，方便色标标签贴上色条或从色条上撕下；叉车式堆垛机器人横向叉指对准托盘的运行，机器人获取目标托盘所在位置信息并在车载运行控制系统引导下，移动到托盘附近区域；车载运行控制系统调整机器人的行进方向与托盘边缘同向但不一定平行，横向叉指与托盘边缘交叉但不一定垂直；车载运行控制系统读取横向叉指前端的两个距离传感器信号，并据此信号调整机器人的姿态使其横向叉指的两个距离传感器与托盘边缘距离相等且等于设定的数值；控制机器人举升机构抬起横向叉指至托盘色标标签相同高度；获取色标开关读取色条的光电信号，控制机器人的两个色标开关同时检测到色标标签信号，完成机器人横向叉指与托盘的对准；控制机器人举升机构和横向叉指的进叉退叉，实现对托盘的叉取、码垛或拆码。2.根据权利要求1所述的一种基于色标识别和距离传感的快速精准自动码垛方法和装置，其特征在于，所述叉车式堆垛机器人包含全向驱动轮，可实现定点转向；机器人移动到托盘附近区域可以是通过激光导航、磁条导航、二维码导航、色条导航等；所述叉车式堆垛机器人为横向叉车机器人或侧向叉车机器人或三向叉车机器人；所述三向为前向、左侧向和右侧向。3.根据权利要求1所述的一种基于色标识别和距离传感的快速精准自动码垛方法和装置，其特征在于，所述目标托盘所在位置信息包含其在绝对空间的平面x和y坐标值和高度z坐标值。4.根据权利要求1所述的一种基于色标识别和距离传感的快速精准自动码垛方法和装置，其特征在于，所述左色标标签与右色标标签之间的距离为托盘左插孔与右插孔之中心间距，与托盘的载重及中心位置相匹配，即叉指托起托盘时货物和托盘保持平稳。5.根据权利要求1所述的一种基于色标识别和距离传感的快速精准自动码垛方法和装置，其特征在于，所述叉车式堆垛机器人横向叉指对准托盘的运行包括以下步骤：...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏乐冰，
申请(专利权)人：拨云见日深圳智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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