一种用于搬运机器人的垛型生成方法技术

本发明专利技术公开一种用于搬运机器人的垛型生成方法，用于所有等高箱型或者袋型货物的码垛；其输入接口采用XML语法自定义的一种文件格式，包括垛型中托盘信息，产品信息，以及每层产品摆放信息，用户需要将其自定义垛型描绘成相应xml文档或文本文档，提交给上位机，上位机便能解析该格式的文档，并判断其数据的合理性，并生成工作文件。本发明专利技术的优点在于：判断过程简单。能快速判断任意两个箱型货物间的关系；且能提取矩形之间的相邻关系，进而减少判断的次数。在一个矩形集合中，为了保证所有的箱型货物矩形底面都不存在干涉情况，需要对集合中任意两个箱型货物进行判断。该算法在进行判断的同时，记住矩形间的相邻关系，从而减少判断的次数，提高效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及搬运机器人离线垛型生成领域，具体来说，是一种能够根据不同尺寸的箱型货物产生所需要的合理垛型的垛型生成方法。
技术介绍
搬运和码垛作业在现代企业的物流管理中占有重要地位。近年来，随着物流业的迅猛发展，研究机器人码垛技术具有十分重要的意义。使用机器人码垛搬运不仅可提高劳动生产率，降低生产成本，而且可以极大的保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度。一般搬运机器人通过在线示教生成垛型，过程极为繁琐，并且占用大量设备时间， 对极度追求效率的物流环节来说会形成很大的浪费，国内外解决此问题的方法是利用离线编程来生成。目前一些比较成熟的离线编程软件如GRASP仿真系统，OBCAD系统，这些软件已实现通用化，但是由于码垛作业有自己的特点，使用类似通用软件效率并不高，未必适合码垛作业的要求。在码垛机器人码垛过程中，根据搬运机器人的功能需求，要求其能对不同的垛型都能进行码垛，系统在用户设置时候可以选择不同的垛型让机器人进行码垛。在在线示教的情况下，需要用户对奇数层和偶数层(通常为第一层和第二层)的每一步的位置信息进行示教，当离线编程时候，不需要示教那么多信息，只需要示教出托盘的位置，系统会自动提取垛型数据，根据托盘位置和垛型数据和根据设置要求得出所有的堆放位置点从而生成工作文件。但是这种垛型数据文件比较复杂，它严格的定义了机器人的搬运次序，用户很难生成自己的垛型数据文件。尤其是现在工业产品的多样化，产品的尺寸变化比较大，这迫切要求用户能够根据不同尺寸的产品产生所需要的合理垛型。而目前市面上大部分码垛机器人系统只提供几个常见的垛型供用户选择，这极大的限制了机器人的功能。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的提供一种垛型生成方法，以满足用户对等高箱形货物垛型的需求，方便用户将自定义的垛型转换为工作文件，来指示码垛机器人货物摆放的位置与姿态。本专利技术，通过下述步骤完成步骤I:生成垛型文档；用户输入自定义的垛型数据，包括托盘的长宽高、货物的长宽高、重量与型号、垛型层数、奇偶开关以及层号、层货物数以及层货物信息；层货物信息包括所述层货物信息包括各个货物的货物号、底面各个顶点号、以托盘坐标下的旋转角与底面各顶点坐标；将所有货物的货物信息存储为相应的XML垛型文档或文本垛型文档，发送给上位机。步骤2:通过上位机解析垛型文档，并判断任意两个箱型货物底面是否发生重叠、干扰；A、以箱型货物A底面四条边建立新坐标系；令箱型货物A底面矩形四个顶点分别为a、b、C、d，则四条边分别为ab、bc、cd与ad，其中ab为货物宽所在边，be为货物长所在边；以垛型中的任意一个箱型货物A底面的两条相邻边ab、bc交点b作为新坐标系原点0，建立新坐标系0 (x、y);使箱型货物A底面边ab落在为X轴正方向上，be落在y轴正方向上，由此使箱型货物A底面所有区域落在新坐标系的第一象限内。B、获得箱型货物B底面在新坐标系下四个顶点的坐标；根据垛型数据中输入的任意箱型货物B底面的第i个顶点的坐标(Xi、yi)，通过公式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于搬运机器人的垛型生成方法，其特征在于：通过下述步骤完成：步骤1：生成垛型文档；用户输入自定义的垛型数据，包括托盘的长宽高、货物的长宽高、重量与型号、垛型层数、奇偶开关以及层号、层货物数以及层货物信息；层货物信息包括所述层货物信息包括各个货物的货物号、底面各个顶点号、以托盘坐标下的旋转角与底面各顶点坐标；将所有货物的货物信息存储为相应的XML垛型文档或文本垛型文档，发送给上位机；步骤2:通过上位机解析垛型文档，并判断任意两个箱型货物底面是否发生重叠、干扰；A、以箱型货物A底面四条边建立新坐标系；令箱型货物A底面矩形四个顶点分别为a、b、c、d，则四条边分别为ab、bc、cd与ad，其中ab为货物宽所在边，bc为货物长所在边；以垛型中的任意一个箱型货物A底面的两条相邻边ab、bc交点b作为新坐标系原点O，建立新坐标系O（x、y）；使箱型货物A底面边ab落在为x轴正方向上，bc落在y轴正方向上，由此使箱型货物A底面所有区域落在新坐标系的第一象限内；B、获得箱型货物B底面在新坐标系下四个顶点的坐标；根据垛型数据中输入的任意箱型货物B底面的第i个顶点的坐标（xi、yi），通过公式：xi′=xi·cos(n)+yi·sin(n)yi′=-xi·sin(n)+yi·cos(n)得到箱型货物B底面在新坐标系O（x、y）下四个顶点的坐标，式中，n为箱型货物B底面在新坐标系O（x、y）下的旋转角度，通过B在托盘坐标下的旋转角减去A在托盘坐标下的旋转角获得；C、判断箱型货物A与箱型货物B间是否发生叠加、干涉；①、新坐标系区域划分；将新坐标系下的箱型货物A底面四条侧边延伸，由此将新坐标系所在平面分割为9个区域，此时箱型货物A底面为中心区域，令其为区域4，则令由区域4左下方区域开始逆时针绕区域4的各个区域分别为区域0、1、2、5、6、7、8、3，并对箱型货物B底面各点在新坐标系下的位置进行标记；②、箱型货物A与箱型货物B间绝对干涉判断；若箱型货物B底面一个顶点位于区域4内或两个顶点分别位于区域3与5、区域7与1中或四个顶点分别位于区域0、2、6、8中时，则矩形货物B与矩形货物A发生干涉，则返回步骤1重新输入垛型数据；③箱型货物A与箱型货物B间特殊干涉判断；若箱型货物B底面中四个顶点落在区域0、3、6、7、8，则箱型货物B底面斜率为正数的两条边与y轴交点纵坐标小于箱型货物A底面边ab的长度时，矩形货物B与矩形货物A发生干涉，则返回步骤1重新输入垛型数据；若箱型货物B底面中四个顶点落在区域0、1、2、5、8时，则箱型货物B底面斜率为正数的两条边与x轴交点纵坐标小于箱型货物A底面边bc的长度时，矩形货物B与矩形货物A发生干涉，则返回步骤1重新输入垛型数据；若箱型货物B底面中四个顶点落在区域2、5、6、7、8时，则箱型货物B底面斜率为正数的两条边与x轴交点横或纵坐标小于箱型货物A底面边bc或ab的长度时，矩形货物B与矩形货物A发生干涉，则返回步骤1重新输入垛型数据；若箱型货物B底面中四个顶点落在区域0、1、2、3、6中时，则箱型货物B底面斜率为负数的两条边与y轴交点的纵坐标大于0时，则矩形货物B与矩形货物A发生干涉，则返回步骤1重新输入垛型数据；步骤3：对箱型货物A与货物B进行相邻检测；分别对箱型货物A与箱型货物B底面4条边相互进行判断，令箱型货物A底面一条边为L1，箱型货物B底面一条边为L2，则若L2有一个端点在L1中，则箱型货物A与箱型货物B相邻；若L1与L2有一个端点重合，如果另外两个端点在重合点同一边，则箱型货物A与箱型货物B相邻；若L1在L2中，则箱型货物A与箱型货物B相邻；步骤4：对除箱型货物A与箱型货物B外的箱型货物与货物A间的干涉判断；当箱型货物A与箱型货物B不发生干涉时，若沿箱型货物B底面中心指向底面一条边L2的方向远离箱型货物A，且此边L2的延长线与箱型货物A底面矩形不相交，则若箱型货物C底面一条边L3与箱型货物B的边L2相邻，则箱型货物C与箱型货物A不发生干涉，由此与C的边L2相邻的箱型货物均与A不发生干涉。...

【技术特征摘要】
1.一种用于搬运机器人的垛型生成方法，其特征在于通过下述步骤完成 步骤I:生成垛型文档； 用户输入自定义的垛型数据，包括托盘的长宽高、货物的长宽高、重量与型号、垛型层数、奇偶开关以及层号、层货物数以及层货物信息；层货物信息包括所述层货物信息包括各个货物的货物号、底面各个顶点号、以托盘坐标下的旋转角与底面各顶点坐标；将所有货物的货物信息存储为相应的XML垛型文档或文本垛型文档，发送给上位机； 步骤2:通过上位机解析垛型文档，并判断任意两个箱型货物底面是否发生重叠、干扰； A、以箱型货物A底面四条边建立新坐标系； 令箱型货物A底面矩形四个顶点分别为a、b、c、d，则四条边分别为ab、bc、cd与ad，其中ab为货物宽所在边，be为货物长所在边；以垛型中的任意一个箱型货物A底面的两条相邻边ab、bc交点b作为新坐标系原点O，建立新坐标系O (x、y);使箱型货物A底面边ab落在为X轴正方向上，be落在y轴正方向上，由此使箱型货物A底面所有区域落在新坐标系的第一象限内； B、获得箱型货物B底面在新坐标系下四个顶点的坐标； 根据垛型数据中输入的任意箱型货物B底面的第i个顶点的坐标(Xi、yi)，通过公式 j X1 = x,cos(n) + yr*sin(n) [y； = -X^sin(H) + y,*cos(n) 得到箱型货物B底面在新坐标系O (x、y)下四个顶点的坐标，式中，n为箱型货物B底面在新坐标系O (x、y)下的旋转角度，通过B在托盘坐标下的旋转角减去A在托盘坐标下的旋转角获得； C、判断箱型货物A与箱型货物B间是否发生叠加、干涉； ①、新坐标系区域划分； 将新坐标系下的箱型货物A底面四条侧边延伸，由此将新坐标系所在平面分割为9个区域，此时箱型货物A底面为中心区域，令其为区域4，则令由区域4左下方区域开始逆时针绕区域4的各个区域分别为区域0、1、2、5、6、7、8、3，并对箱型货物B底面各点在新坐标系下的位置进行标记； ②、箱型货物A与箱型货物B间绝对干涉判断； 若箱型货物B底面一个顶点位于区域4内或两个顶点分别位于区域3与5、区域7与I中或四个顶点分别位于区域0、2、6、8中时，则矩形货物B与矩形货物A发生干涉，则返回步骤I重新输入垛型数据； ③箱型货物A与箱型货物B间特殊干涉判断； 若箱型货物B底面中四个顶点落在区域O、3、6、7、8，则箱型货物B底面斜率为正数的两条边与I轴交点纵坐标小于箱型货物A底面边ab的长度时，矩形货物B与矩形货物A发生干涉，则返回步骤I重新输入垛型数...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈友东，邹玉静，魏洪兴，王晟，闵华松，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：