搬运机器人运动轨迹规划方法与系统与流程

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，特别是涉及搬运机器人运动轨迹规划方法与系统。

背景技术：

随着科学技术的发展，目前在工业领域越来越多采用流水线自动化生产，例如现有的汽车流水生产线、飞机制造流水生产线等。

在工业生产流水线中，多种类型智能自动化设备协调工作，最终完成整个智能化生产过程。在流水线生产过程中，常常需要智能化的机器人搬运各类原料、半成品以及零件等。

搬运机器人的广泛应用，节省大量的人力与时间，提高了工业生产效率。然而随着搬运机器人的广泛采用，如何合理有效规划好搬运机器人的行驶轨迹已经成为难题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对目前尚无搬运机器人运动轨迹规划方法的问题，提供一种搬运机器人运动轨迹规划方法与系统，实现对搬运机器人运动轨迹合理规划。

一种搬运机器人运动轨迹规划方法，包括步骤：

识别工厂内相同类型的工位，获得有效工位；

获得工厂内各有效工位地理位置信息以及工厂内可行驶区域的信息；

获取所述工厂内各个有效工位部件堆放状态信息，所述部件堆放状态信息包括原料堆放信息以及当前有效工位成品堆放信息；

根据所述各个有效工位部件堆放状态信息对各个有效工位进行优先级排序；

根据预设区域内已存在有效工位地理位置信息以及工厂内可行驶区域的信息以及优先级排序结果，生成搬运机器人运动轨迹。

一种搬运机器人运动轨迹规划系统，包括：

识别模块，用于识别工厂内相同类型的工位，获得有效工位；

基础信息获取模块，用于获得工厂内各有效工位地理位置信息以及工厂内可行驶区域的信息；

部件堆放信息获取模块，用于获取所述工厂内各个有效工位部件堆放状态信息，所述部件堆放状态信息包括原料堆放信息以及当前有效工位成品堆放信息；

优先级排序模块，用于根据所述各个有效工位部件堆放状态信息对各个有效工位进行优先级排序；

轨迹生成模块，用于根据预设区域内已存在有效工位地理位置信息以及工厂内可行驶区域的信息以及优先级排序结果，生成搬运机器人运动轨迹。

本发明搬运机器人运动轨迹规划方法与系统，识别工厂内相同类型的工位，获得有效工位，获得工厂内各有效工位地理位置信息以及工厂内可行驶区域的信息、各个有效工位部件堆放状态信息，对各个有效工位进行优先级排序，根据有效工位地理位置信息、工厂内可行驶区域的信息以及优先级排序结果，生成搬运机器人运动轨迹。整个过程中，基于各个有效工位部件堆放状态信息对各个有效工位进行优先级排序，并基于有效工位（相同类型工位）的位置信息、工厂可行驶区域的信息以及优先级排序生成运动轨迹，能够实现对搬运机器人运动轨迹合理规划。

附图说明

图1为本发明搬运机器人运动轨迹规划方法第一个实施例的流程示意图；

图2为本发明搬运机器人运动轨迹规划方法第二个实施例的流程示意图；

图3为本发明搬运机器人运动轨迹规划系统第一个实施例的结构示意图；

图4为本发明搬运机器人运动轨迹规划系统第二个实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种搬运机器人运动轨迹规划方法，包括步骤：

S100：识别工厂内相同类型的工位，获得有效工位。

工厂内工位类型的划分可以基于行业准则来归类，或者基于实际应用的需要主动将多个工位归为一类，并且给归为一类的工位分配相同的类别识别标记。例如工厂内可以分为冲压工位、铣削工位以及组装工位等。不同工位可以设置不同的搬运机器人来为搬运相应的原料以及成品，例如针对冲压工位，对应的搬运机器人需要搬运冲压原料（钢板），并将冲压工位冲压好的成品运送到下一个制作工位。在这里，针对单个搬运机器人仅对工位类型匹配的工位提供搬运服务，因此，首先需要识别内相同类型的工位，这些不同类型的工位作分别作为不同搬运机器人的有效工位。

S200：获得工厂内各有效工位地理位置信息以及工厂内可行驶区域的信息。

有效工位可能分布在不同位置，工厂内仅有过道等区域是允许搬运机器人运动的，需要了解这些数据才便于后续对搬运机器人运动轨迹进行设定。

S300：获取所述工厂内各个有效工位部件堆放状态信息，所述部件堆放状态信息包括原料堆放信息以及当前有效工位成品堆放信息。

如之前所述有效工位部件堆放主要包括原料以及工位加工之后的成品，需要指出的，原料与成品仅为针对当前工位而言的原料与成品，例如针对冲压工位，其原料为钢板，其成品为冲压好的钢板模型，而针对铣削工位而言，其原料可能为冲压好的钢板模型，其成品则为铣削后的精加工后的部件。

S400：根据所述各个有效工位部件堆放状态信息对各个有效工位进行优先级排序。

一般来说，在流水线生产过程中，每个工位都会允许堆放一定数量的原料以及加工的成品，当工位原料库存紧张和/或成品积压过多时，就需要搬运机器人迅速为其服务，对此补充原料和/或清运成品。因此，在生成搬运机器人运动轨迹需要考虑这些因素，根据各个有效工位部件堆放状态信息对各个有效工位进行优先级排序。具体来说，优先级越高对应的工位搬运机器人将优先对此进行搬运操作。

更进一步来说，步骤S400包括：

步骤一：根据各个有效工位部件堆放状态信息，计算各个有效工位原料堆放与最大原料堆放的比值以及各个有效工位成品堆放与最大成品堆放的比值。

步骤二：以各有效工位对应的原料堆放与最大原料堆放的比值由低到高的顺序对各个有效工位进行优先级排序，当原料堆放与最大原料堆放的比值相等时，以成品堆放与最大成品堆放的比值由高到低的顺序对各个有效工位进行优先级排序。

S500：根据预设区域内已存在有效工位地理位置信息以及工厂内可行驶区域的信息以及优先级排序结果，生成搬运机器人运动轨迹。

以有效工位地理位置为目的地，根据工厂内可行驶区域的信息，确定可以行驶的路径，并根据步骤S400的优先级排序结果，确定需要优先达到的工位（目的地），最终生成搬运机器人运动轨迹。一般来说，工位对应的优先级越高搬运机器人需要越优先行驶至该工位所在位置，对其进行搬运服务。

本发明搬运机器人运动轨迹规划方法，识别工厂内相同类型的工位，获得有效工位，获得工厂内各有效工位地理位置信息以及工厂内可行驶区域的信息、各个有效工位部件堆放状态信息，对各个有效工位进行优先级排序，根据有效工位地理位置信息、工厂内可行驶区域的信息以及优先级排序结果，生成搬运机器人运动轨迹。整个过程中，基于各个有效工位部件堆放状态信息对各个有效工位进行优先级排序，并基于有效工位（相同类型工位）的位置信息、工厂可行驶区域的信息以及优先级排序生成运动轨迹，能够实现对搬运机器人运动轨迹合理规划。

如图2所示，在其中一个实施例中，步骤S500之后还包括：

S600：推送搬运机器人运动轨迹至服务于所述有效工位类型的搬运机器人。

如之前所述，不同类型的工位为其服务的搬运机器人相同，因此在获得针对当前工位类型的搬运机器人运动轨迹之后需要推送搬运机器人运动轨迹至服务于所述有效工位类型的搬运机器人。非必要的，可以采用无线通信方式推送运动轨迹数据至搬运机器人。

如图2所示，在其中一个实施例中，步骤S500之后还包括：

S700：当搬运机器人达到有效工位时，对搬运机器人以及当前有效工位之间进行相对定位。

搬运机器人在接收到属于自己的运动轨迹之后，开始进行工作，行驶到指定有效工位进行搬运服务，在进行搬运服务过程中，由于需要准备搬运货物（零件或成品），则需要与当前有效工位进行相对定位，以使搬运机器人准确达到搬运位置，开始提供搬运服务。

具体来说，当搬运机器人达到有效工位时，对搬运机器人以及当前有效工位之间进行相对定位包括步骤：

步骤一：通过预设于搬运机器人扫描件扫描预设当前有效工位的扫描区域。

步骤二：获取所述扫描件扫描所述扫描区域获得的扫描数据。

步骤三：当所述扫描数据与预设扫描数据完全一致时，判定搬运机器人与当前有效工位相对定位成功。

设置于搬运机器人上的扫描件扫描设置于当前有效工位的扫描区域，获得扫描数据，当扫描数据与预设扫描数据完全一致时，说明搬运机器人与当前有效工位相对定位成功。具体来说，可以在搬运机器人上线预先设置好扫描装置，例如红外扫码仪，在工位上预先设置扫描区域，例如条形码或二维码等，将搬运机器人与有效工位预先进行相对准确定位，获得扫描装置扫描扫描区域获得的数据，作为预设扫描数据，在实际应用时，只需当所述扫描数据与预设扫描数据完全一致时，说明搬运机器人与当前有效工位相对定位成功。

下面将采用实例说明上述相对准确定位过程。在实例中，搬运机器人上设置有红外扫码仪，有效工位上设置有条形扫描区域，其设置的条形码表征数字为123456789，人工手动将搬运机器人与有效工位相对准确定位时，红外扫码仪扫描获得的数据为2345678。在正常运行过程中，搬运机器人中红外扫码仪扫描当前有效工位扫描区域，获得扫描数据，当扫描数据为12345678时，判定搬运机器人与当前有效工位相对定位未成功；当扫描数据为23456789时，判定搬运机器人与当前有效工位相对定位未成功；当扫描数据为2345678时，判定搬运机器人与当前有效工位相对定位成功。

如图3所示，一种搬运机器人运动轨迹规划系统，包括：

识别模块100，用于识别工厂内相同类型的工位，获得有效工位。

基础信息获取模块200，用于获得工厂内各有效工位地理位置信息以及工厂内可行驶区域的信息。

部件堆放信息获取模块300，用于获取所述工厂内各个有效工位部件堆放状态信息，所述部件堆放状态信息包括原料堆放信息以及当前有效工位成品堆放信息。

优先级排序模块400，用于根据所述各个有效工位部件堆放状态信息对各个有效工位进行优先级排序。

轨迹生成模块500，用于根据预设区域内已存在有效工位地理位置信息以及工厂内可行驶区域的信息以及优先级排序结果，生成搬运机器人运动轨迹。

本发明搬运机器人运动轨迹规划系统，识别模块100识别工厂内相同类型的工位，获得有效工位，基础信息获取模块200获得工厂内各有效工位地理位置信息以及工厂内可行驶区域的信息，部件堆放信息获取模块300获得各个有效工位部件堆放状态信息，优先级排序模块400对各个有效工位进行优先级排序，根据有效工位地理位置信息、工厂内可行驶区域的信息以及优先级排序结果，轨迹生成模块500生成搬运机器人运动轨迹。整个过程中，基于各个有效工位部件堆放状态信息对各个有效工位进行优先级排序，并基于有效工位（相同类型工位）的位置信息、工厂可行驶区域的信息以及优先级排序生成运动轨迹，能够实现对搬运机器人运动轨迹合理规划。

在其中一个实施例中，所述优先级排序模块400包括：

计算单元，用于根据各个有效工位部件堆放状态信息，计算各个有效工位原料堆放与最大原料堆放的比值以及各个有效工位成品堆放与最大成品堆放的比值。

排序单元，用于以各有效工位对应的原料堆放与最大原料堆放的比值由低到高的顺序对各个有效工位进行优先级排序，当原料堆放与最大原料堆放的比值相等时，以成品堆放与最大成品堆放的比值由高到低的顺序对各个有效工位进行优先级排序。

如图4所示，在其中一个实施例中，搬运机器人运动轨迹规划系统还包括：

推送模块600，用于推送搬运机器人运动轨迹至服务于所述有效工位类型的搬运机器人。

如图4所示，在其中一个实施例中，搬运机器人运动轨迹规划系统还包括：

相对定位模块700，用于当搬运机器人达到有效工位时，对搬运机器人以及当前有效工位之间进行相对定位。

在其中一个实施例中，所述相对定位模块700包括：

扫描单元，用于通过预设于搬运机器人扫描件扫描预设当前有效工位的扫描区域。

扫描数据获取单元，用于获取所述扫描件扫描所述扫描区域获得的扫描数据。

定位确定单元，用于当所述扫描数据与预设扫描数据完全一致时，判定搬运机器人与当前有效工位相对定位成功。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。