小型快递驿站智能仓储机器人系统和方法与流程

本发明涉及小型快递驿站智能仓储机器人系统和方法，属于仓储物流机器人技术领域。

背景技术：

互联网经济及产业互联网化的趋势下，仓储物流业正迎来空前的发展机遇和全新的模式变化。现有机器人技术在物流中的应用主要集中在包装码垛、装卸搬运两个作业环节，随着新型机器人技术的不断涌现，仓储物流机器人将对物流运作模式和整个物流体系变革产生深远影响。现有的仓储机器人如亚马孙收购的kiva仓储物流机器人，国内海康威视的“阡陌”智能仓储系统等都是部署在大型物流仓库中，利用上下摄像头识别货架和地标二维码进行智能仓储的。它们将整个货架“托起”运载到目的地点的方式只适用于大型物流仓库中大批量货物的仓储运输，一个货架上基本只放置同一类产品货物；而对于小型快递驿站中普遍存在的多品种、小包裹的仓储运输需求则力有未逮。而现实中位于校园、小区和公司等门口附近的小型快递驿站内基本还是采用人力分拣或存储云柜的方式，既增加了驿站管理人员的工作量，而且还会耗费买家大量寻货取货的时间。

技术实现要素：

本发明目的在于针对上述现有技术的不足，提供了小型快递驿站智能仓储机器人系统，该系统主要应用于校园、小区和公司等门口附近的小型快递驿站内，这些区域里一般快递包裹量大物小，并且不方便快递员一一上门送取，而需要买家到快递驿站内自己领取。而这些快递驿站内基本还是采用人力分拣或存储云柜的方式，既增加了驿站管理人员的工作量，还会耗费买家大量寻货取货的时间。本发明依托自身的人机交互模块、独特的路径识别方式就能很好地解决现有的问题，实现对货物准确分拣并送达指定用户，使用户到快递驿站存取货物时更加简洁方便，高效省时。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案：小型快递驿站智能仓储机器人系统，该系统包括固定的人机交互系统和可移动的仓储机器人，它们之间通过无线信号交互信息。

人机交互系统包括货物数据库、触摸显示屏、验证摄像机和无线通信模块。货物数据库里存储着快递驿站内所有货物包裹的信息和其所在地点具体位置；触摸显示屏用于人机间数据交换，每一位客户都可以选择快递取件/寄件从而刷新数据库内信息；验证摄像机拍摄包裹上快递单和取货人身份证件，用于包裹出库的验证信息审核；无线通信模块既用于人机交互系统的网络连接，又用于给仓储机器人发送取货/送货指令。

可移动的仓储机器人包括移动底盘、路径识别模块、升降机械爪、主控单片机和无线通信模块。移动底盘由左右两个主动轮和前后两个从动轮组成，使仓储机器人能够迅速而稳定地运载着货物运行；路径识别采用红外光电对管，通过识别货架间过道地面上的黑线修正前进路线；升降机械爪能够精确夹取货架上每层放置的的货物包裹；主控单片机控制整个仓储机器人的步骤动作；无线通信模块用于仓储机器人与人机交互系统的通信。

进一步地，本发明所述仓储机器人路径识别模块采用红外光电对管，通过识别货架间过道地面上的黑色引导线修正前进方向,整个模块共布置了5对光电对管，其中中间三个光电对管主要用来循线，两端的光电对管用来辅助识别十字交叉口；每对对管上面设有一个滑动变阻器可以调节光电对管识别黑线的距离，可以用来调整模块实际安装高度。

进一步地，本发明所述仓储机器人升降机械爪利用升降杆，使机械爪可以升降到货架上每一层夹取包裹，采用三个手爪抓牢包裹，使仓储机器人能够迅速而稳定地运载着包裹行进。

本发明还提供了一种应用于小型快递驿站智能仓储机器人系统的客户取件方法的实现，该方法包括如下步骤：

步骤1：客户在人机交互系统上选择“取件”，然后输入取件人手机号或取货码；

步骤2：人机交互系统对比数据库调取要取件的包裹信息，将包裹所在位置信息(即：几号货架第几层)发给仓储机器人，并发送取件指令；

步骤3：停在取货点的仓储机器人接收到包裹位置信息和取件指令后迅速循线到达所在货架前；

步骤4：根据包裹所在货架层数升降机械爪升降相应高度，定好位置后仓储机器人向前移动使机械爪能够夹取到包裹，抓牢后仓储机器人后退回到原位；

步骤5：仓储机器人迅速循线按原路返回取货点，升降机械爪将包裹放到取货台上后休眠等待下一次指令；

步骤6：在仓储机器人取货的同时，人机交互系统提示验证身份信息，客户将身份证件放在验证摄像机下方取货台上拍照存档；

步骤7：包裹放到取货台上后验证摄像机给包裹上快递单拍照，并联网发送包裹出库信息，此时客户即可领取快递离开。

本发明还提供了一种应用于小型快递驿站智能仓储机器人系统的客户寄件方法的实现，该方法包括如下步骤：

步骤1：客户在人机交互系统上选择“寄件”，然后输入网上驿站寄件后生成的快递单号，将要寄的包裹放在取货台上后即可离开；

步骤2：人机交互系统在数据库中存储要寄件的包裹信息，并将分配给包裹所存位置信息(即：几号货架第几层)发给仓储机器人，并发送寄件指令；

步骤3：停在取货点的仓储机器人接收到包裹位置信息和寄件指令后，升降机械爪将取货台上的包裹夹取后迅速循线到达所要存件的货架前；

步骤4：根据包裹所要存的货架层数升降机械爪升降相应高度，定好位置后仓储机器人向前移动使机械爪将夹取的包裹放好，松开包裹后仓储机器人后退回到原位；

步骤5：仓储机器人迅速循线按原路返回取货点，休眠等待下一次指令。

有益效果：

1、本发明提高了快递取件/寄件的效率，能帮助客户节省大量寻货取货的时间。

2、本发明在整个仓储过程全程自动化运行中，节省快递驿站人力资源，降低人力成本。

3、本发明智能仓储机器人可24小时不间断工作，方便客户随时到来取件/寄件，提升快递体验。

4、本发明仓储机器人采用两个主动轮差速控制，能在原地自由转向，适用于物流仓库狭小的过道空间，变相扩大了仓储面积。

5、本发明路径识别模块选用红外光电对管，可不依靠外照光源，应对物流仓库昏暗幽深的室内环境。

附图说明

图1是人机交互系统和取货台结构示意图。

附图说明：1-人机交互系统触摸显示屏，2-验证摄像头，3-取货台，4-模拟包裹。

图2是仓储机器人与货架结构示意图。

附图说明：1-仓储机器人移动底盘，2-路径识别模块，3-升降机械爪，4-模拟包裹，5-仓储机器人机身(包含主控单片机和无线通信模块)，6-模拟货架。

图3是快递驿站内货架间过道地面上黑色引导线示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。

如图1和2所示，本发明提供了一种小型快递驿站智能仓储机器人系统，该系统主要包括两大部分，一是固定的人机交互系统，二是可移动的仓储机器人，它们之间通过无线信号交互信息。

人机交互系统包括货物数据库、触摸显示屏、验证摄像机和无线通信模块。货物数据库里存储着快递驿站内所有货物包裹的信息和其所在地点具体位置；触摸显示屏用于人机间数据交换，每一位客户都可以选择快递取件/寄件从而刷新数据库内信息；验证摄像机拍摄包裹上快递单和取货人身份证件，用于包裹出库的验证信息审核；无线通信模块既用于人机交互系统的网络连接，又用于给仓储机器人发送取货/送货指令。

可移动的仓储机器人包括移动底盘、路径识别模块、升降机械爪、主控单片机和无线通信模块。移动底盘由左右两个主动轮和前后两个从动轮组成，使仓储机器人能够迅速而稳定地运载着货物运行；路径识别采用红外光电对管，通过识别货架间过道地面上的黑线修正前进路线；升降机械爪能够精确夹取货架上每层放置的的货物包裹；主控单片机控制整个仓储机器人的步骤动作；无线通信模块用于仓储机器人与人机交互系统的通信。

本发明客户取件的具体实现过程包括：

步骤1：客户在人机交互系统上选择“取件”，然后输入取件人手机号或取货码；

步骤2：人机交互系统对比数据库调取要取件的包裹信息，将包裹所在位置信息(几号货架第几层)发给仓储机器人，并发送取件指令；

步骤3：停在取货点的仓储机器人接收到包裹位置信息和取件指令后迅速循线到达所在货架前；

步骤4：根据包裹所在货架层数升降机械爪升降相应高度，定好位置后仓储机器人向前移动使机械爪能够夹取到包裹，抓牢后仓储机器人后退回到原位；

步骤5：仓储机器人迅速循线按原路返回取货点，升降机械爪将包裹放到取货台上后休眠等待下一次指令；

步骤6：在仓储机器人取货的同时，人机交互系统提示验证身份信息，客户将身份证件放在验证摄像机下方取货台上拍照存档；

步骤7：包裹放到取货台上后验证摄像机给包裹上快递单拍照，并联网发送包裹出库信息，此时客户即可领取快递离开。

本发明客户寄件的具体实现过程包括：

步骤1：客户在人机交互系统上选择“寄件”，然后输入网上驿站寄件后生成的快递单号，将要寄的包裹放在取货台上后即可离开；

步骤2：人机交互系统在数据库中存储要寄件的包裹信息，并将分配给包裹所存位置信息(几号货架第几层)发给仓储机器人，并发送寄件指令；

步骤3：停在取货点的仓储机器人接收到包裹位置信息和寄件指令后，升降机械爪将取货台上的包裹夹取后迅速循线到达所要存件的货架前；

步骤4：根据包裹所要存的货架层数升降机械爪升降相应高度，定好位置后仓储机器人向前移动使机械爪将夹取的包裹放好，松开包裹后仓储机器人后退回到原位；

步骤5：仓储机器人迅速循线按原路返回取货点，休眠等待下一次指令。

如图3所示，本发明图3中黑色引导线是部署在货架间过道地面上，中间隔开的白色方块是货架放置的位置。采用的最优路径循线算法先把整个地图每个节点用y,x轴点坐标表示(y_x)，左上角设定为起点1_1，向右依次为1_2、1_3、1_4、1_5……向下依次为2_1、3_1、4_1、5_1……

比如本发明设定起始地点为1_1，而目标货架在2_5和3_5之间的2.5_5处，机器人会从1_1开始出发，先向右走x轴，每经过一个整节则x加1，检测到x与目标地点相同即到达1_5后右转向下走y轴，每经过一个整节则y加1，检测到y等于2.5即2.5_5处则到达目标货架位置；仓储机器人在货架上对应层夹取/放下包裹，然后掉头返回；先向上走y轴，每经过一个整节则y减1，检测到y与起始地点相同即到达1_5后左转向左走x轴，每经过一个整节则x减1，检测到x与起始地点相同即最终到达起始地点1_1；整个路径为1_1、1_2、1_3、1_4、1_5、2_5、2.5_5、2_5、1_5、1_4、1_3、1_2、1_1。