一种机器人、库存容器的角度校准方法及存储介质与流程

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人、库存容器的角度校准方法及存储介质。

背景技术：

随着信息技术、自动控制技术的发展，机器人已逐步进入人们日常生活，替代人们的部分繁重的工作。例如，在仓库拣货时，可通过机器人搬运库存容器到指定位置，以降低人力劳动。

通常在机器人搬运库存容器时，只是在机器人举起库存容器后和到达指定位置放下库存容器前这两个时间节点调整机器人与库存容器之间的角度，以便平稳的搬运和放下。然而，在机器人搬运库存容器行驶过程中，由于速度调整等原因使得库存容器与机器人之间不可避免地存在角度偏差，也即是库存容器在搬运途中存在位置不正的问题。由此容易碰触周围环境物体，甚至影响机器人行驶。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种库存容器的角度校准方法、装置、设备及存储介质，以解决现有技术中机器人搬运库存容器行驶时，库存容器与机器人之间存在角度偏差的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种机器人，其特征在于，所述机器人包括第一摄像头、第二摄像头、角度传感器和处理模块，所述第一摄像头、所述第二摄像头和所述角度传感器分别与所述处理模块电连接；其中：

所述第一摄像头，用于采集设置在地面上的地面标识的图像；

所述第二摄像头，用于采集设置在库存容器上的容器标识的图像；

所述角度传感器，用于检测所述机器人的行驶角度；

所述角度校准装置，用于在机器人搬运库存容器移动过程中，根据所述第一摄像头、第二摄像头和角度传感器采集的数据实时校准所述机器人和所述库存容器之间的角度偏差。

第二方面，本发明实施例提供了一种库存容器的角度校准方法，包括：

在机器人搬运库存容器行驶过程中，通过所述第一摄像头采集地面标识图像，通过所述第二摄像头采集库存容器标识图像，并通过机器人内置的陀螺仪检测机器人的行驶角度；

依据所述机器人的行驶角度，或者依据所述机器人的行驶角度和所述地面标识图像，确定机器人的全局角度；

依据所述库存容器标识图像，确定库存容器二维码角度；

依据所述机器人的全局角度和所述库存容器二维码角度，对机器人和库存容器之间的角度进行校准。

第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任一实施例所述的库存容器的角度校准方法。

本发明实施例提供了一种机器人、库存容器的角度校准方法及存储介质，在机器人搬运库存容器行驶过程中，实时更新机器人的全局角度，以保证机器人准确的按照规划路线行进。并且将更新后的全局角度与库存容器二维码角度进行比较，并在全局角度与库存容器二维码角度的偏差大于预设阈值时，调整库存容器，由此保证机器人平稳行驶，避免碰撞周围环境物体。

附图说明

图1是本发明提供的货物拣选系统的系统结构示意图；

图2是本发明提供的机器人的结构示意图；

图3是本发明提供的库存容器的结构示意图；

图4是本发明实施例一提供的机器人的结构图示意图；

图5是本发明实施例二提供的库存容器的角度校准方法的流程示意图；

图6是本发明实施例三提供的库存容器的角度校准方法的流程示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示的货物拣选系统的系统结构示意图，货物拣选系统包括：机器人10、控制系统20、库存容器区30以及拣选站40，库存容器区30设置有多个库存容器31，库存容器31上放置有各种货物，例如如同我们在超市中见到的放置有各种商品的库存容器一样，多个库存容器31之间排布成库存容器阵列形式。

控制系统20与机器人10进行无线通信，机器人10在控制系统20的控制下，执行货物搬运任务。例如，控制系统20根据搬运任务为机器人10规划移动路径，机器人10根据移动路径沿库存容器阵列中的空着的空间(机器人10通行通道的一部分)行驶。为了方便为机器人10规划移动路径，预先将机器人10的工作区域(该工作区域至少包括库存容器区30以及拣选站40所在区域)划分为若干个子区域(即单元格)，机器人10逐个子区域地进行移动从而形成运动轨迹。

参见图2，机器人10可以包括驱动机构101，通过该驱动机构101，机器人10能够在工作空间内移动，机器人10还可以包括用于搬运库存容器的举升机构102，机器人10可以运动到目标库存容器31的下方，利用举升机构102举起目标库存容器31，并搬运到被分配到的拣选站40，并将拣完货后将空库存容器31从拣选站40搬运回库存容器区30。举升机构102升起时将整个目标库存容器31从地面抬起，以使得机器人10搬运目标库存容器31，举升机构102下降时将目标库存容器31放在地面上。机器人10顶部设置有目标识别组件，例如摄像头103，在机器人10举升目标库存容器31时，摄像头103能够有效的对目标库存容器31进行识别。除此之外，如果是基于视觉导航，机器人10底部还包括导航识别组件，例如摄像头104，用于识别铺设地面上的导航标记(如二维码)。当然，机器人10还包括控制整个机器人10实现运动、导航等功能的控制模块(图2未示出)。

在一个示例中，机器人10根据底部的摄像头拍摄到的二维码信息(也可以是其它地面标识)向前行驶，并且能够根据控制系统20确定的路线行驶至控制系统20提示的库存容器31下面。如图3a所示，库存容器31上存储有物品5，当然物品5也可以存放在存储容器中。在特定实施例中，库存容器31包括多个延垂直方向叠加的隔层，每个隔层能够容纳多个物品5。库存容器31底部包括二维码601，其中，二维码601优选的粘贴在库存容器底部的中间位置，示例性的，如图3b所示，其示出了库存容器31的仰视图。当机器人10行驶到库存容器31下面后，机器人通过顶部的摄像头拍摄二维码601，确保机器人10正好位于库存容器31的正下方并且平稳的抬起库存容器，基于规划好的路线将库存容器31搬运到指定位置。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图4是本发明实施例一提供的一种机器人的结构示意图，该机器人4可用于依据接收的搬运任务，搬运库存容器并实时校准机器人4和其所搬运的库存容器之间的角度偏差，该机器人4包括第一摄像头41、第二摄像头42、角度传感器43和角度校准装置44，其中，第一摄像头41、第二摄像头42和角度传感器43分别与角度校准装置44电连接。

第一摄像头41设置于机器人4的底部，用于采集设置在地面上的地面标识的图像。第二摄像头42设置于机器人4的顶部，用于采集设置在库存容器上的容器标识的图像。角度传感器43，用于检测所述机器人的行驶角度，其中角度传感器示例性的为陀螺仪。

其中，地面标识和库存容器标识优选的为二维码图像，例如dm码(即datamatrix码)，其中，地面标识图像用于机器人导航。在机器人搬起库存容器并调整库存容器与机器人之间的角度偏差后，基于接收的由控制系统根据搬运任务规划的移动路径向前行驶，并在行驶过程中，通过设置于机器人底部的第一摄像头41和机器人顶部的第二摄像头42分别实时采集地面标识图像和库存容器标识图像。同时在机器人搬运库存容器行驶过程中，通过内置的角度传感器43(例如陀螺仪)实时检测机器人的行驶角度。

角度校准装置44，用于在机器人搬运库存容器移动过程中，根据第一摄像头41、第二摄像头42和角度传感器43采集的数据实时校准机器人和其所搬运的库存容器之间的角度偏差。由此保证机器人平稳行驶，避免碰撞周围环境物体。

其中，角度校准装置44包括：

全局角度计算模块441，用于依据所述机器人的行驶角度，或者依据所述机器人的行驶角度和所述地面标识的图像，确定机器人的全局角度。

具体的，全局角度计算模块441包括第一计算单元和第二计算单元，其中，第一计算单元，用于针对某一时刻，若所述第一摄像头在该时刻采集有地面标识图像，则依据采集的所述地面标识图像确定该时刻的地面标识角度；并且，依据该时刻的所述地面标识角度、所述机器人的行驶角度以及上一时刻的全局角度，确定该时刻的全局角度。例如，依据该时刻的地面标识角度、预设的地面角度系数、所述机器人的行驶角度、预设的行驶角度系数以及上一时刻的全局角度，确定该时刻的全局角度。示例性的，可按照公式g＝a×m+b×n+g’计算机器人该时刻的全局角度，也即通过加权求和的方式计算，其中，g表示计算求得的机器人该时刻的全局角度，a表示预设的地面角度系数，m表示该时刻的地面标识角度，b表示预设的行驶角度系数，n表示机器人的行驶角度，g’表示上一时刻的全局角度，其中，a和b的值优选的可根据经验值预先设定。

第二计算单元，用于若所述第一摄像头在该时刻未采集到地面标识图像，则依据所述机器人的行驶角度以及上一时刻的全局角度，确定该时刻的全局角度。示例性的，将机器人的行驶角度与上一时刻的全局角度相加，并将和值作为该时刻的全局角度。

库存容器标识角度计算模块442，用于依据所述容器标识的图像，确定所述容器标识的角度。例如，在第二摄像头采集到容器标识(例如dm码)的图像之后，库存容器标识角度计算模块442通过定位dm码的l形特征边即可确定该dm码标识的方向，进而确定容器标识的角度，其中，容器标识的角度能够标识库存容器的角度，例如容器标识的角度与库存容器的角度相同，或相差90度。

校准模块443，用于依据所述机器人的全局角度和所述容器标识的角度，对所述机器人和库存容器之间的角度进行校准。具体的，若库存容器标识图像的角度与机器人的全局角度之间的角度差大于预设的角度阈值，则控制库存容器旋转以调整库存容器标识图像的角度，例如，通过将所述机器人的全局角度作为目标库存容器标识图像的角度，然后依据目标库存容器标识图像的角度控制库存容器旋转，使调整后的库存容器标识图像的角度与机器人的全局角度之间的角度差小于所述角度阈值。

本实施例提供了一种机器人，在在机器人搬运库存容器移动过程中，角度校准装置根据第一摄像头41、第二摄像头42和角度传感器43采集的数据实时校准机器人和其所搬运的库存容器之间的角度偏差。由此保证机器人平稳行驶，避免碰撞周围环境物体。

实施例二

图5是本发明实施例二提供的库存容器的角度校准方法的流程图，本实施例可适用于在库存容器搬运过程中对其角度实时校准的情况，该方法可以由库存容器的角度校准装置来执行，并可集成于机器人设备中。其中，该库存容器的角度校准方法主要包括如下步骤：

s110、在机器人搬运库存容器行驶过程中，通过第一摄像头采集地面标识图像，通过第二摄像头采集库存容器标识图像，并通过机器人内置的角度传感器检测机器人的行驶角度。

本实施例中，第一摄像头和第二摄像头优选的为摄像头，分别设置在机器人的底部和顶部。地面标识图像和库存容器标识图像优选的为二维码图像，例如dm码(即datamatrix码)，其中地面标识图像用于机器人导航。在机器人搬起库存容器并调整库存容器与机器人之间的角度偏差后，基于接收的由控制系统根据搬运任务规划的移动路径向前行驶，并在行驶过程中，通过设置于机器人底部和顶部的摄像头实时采集地面标识图像和库存容器标识图像。同时在机器人搬运库存容器行驶过程中，通过内置的角度传感器实时检测机器人的行驶角度，其中，所述角度传感器优选的为陀螺仪。

s120、依据机器人的行驶角度，或者依据机器人的行驶角度和地面标识图像，确定机器人的全局角度。

由于机器人搬运库存容器行驶过程中，由于各种扰动存在使得机器人偏离规划好的移动路径，因此需要实时更新机器人的全局角度，以保证机器人按照预设移动路径行驶。示例性的，可以直接根据陀螺仪测得的机器人的行驶角度实时更新机器人的全局角度；或者当机器人采集到用于导航的地面标识图像时，可根据地面标识图像并结合机器人的行驶角度更新机器人的全局角度。

s130、依据库存容器标识图像，确定库存容器标识图像的角度。

示例性的，库存容器标识图像为二维码图像，优选为dm码，其中，dm码是依靠一个l形特征边和一对切换边组成的定位图形。因此，在采集到库存容器标识图像之后，通过定位dm码的l形特征边即可确定该dm码标识的方向，进而确定库存容器标识图像的角度，其中，库存容器标识图像的角度能能够标识库存容器的角度，例如库存容器二维码角度与库存容器的角度相同或相差90度。

s140、依据机器人的全局角度和库存容器标识图像的角度，对机器人和库存容器之间的角度进行校准。

在s120和s130的基础上，由于库存容器标识图像的角度能能够标识库存容器的角度，因此库存容器二维码角度与机器人的全局角度之间的角度偏差也即是库存容器与机器人之间的角度偏差，因此可通过判断该角度偏差是否大于预设角度阈值，对机器人和库存容器之间的角度偏差进行校准。示例性的，如果大于预设的角度阈值，则控制库存容器旋转以调整库存容器标识图像的角度，使调整的库存容器标识图像的角度与机器人的全局角度之间的角度差小于预设的角度阈值。例如，将机器人的全局角度作为目标库存容器标识图像的角度，依据目标库存容器标识图像的角度控制库存容器旋转，也即是通过旋转库存容器使旋转后的库存容器标识图像的角度与机器人的全局角度相同，以此达到对机器人和库存容器之间的角度进行校准的目的。如果该角度差小于预设角度阈值，则表明机器人与库存容器之间的角度偏差在可接受的范围内，不会碰撞周围物体或影响机器人行驶，因此可不用校准。

本发明实施中，在机器人搬运库存容器行驶过程中，实时更新机器人的全局角度，以保证机器人准确的按照规划路线行进。并且将更新后的全局角度与库存容器标识图像的角度进行比较，并在全局角度与库存容器标识图像的角度的偏差大于预设阈值时，调整库存容器，由此保证机器人平稳行驶，避免碰撞周围环境物体。

实施例三

图6为本发明实施例三提供的库存容器的角度校准方法的流程示意图。本实施例是在上述实施例的基础上进行优化，该方法包括：

s210、在机器人搬运库存容器行驶过程中，通过第一摄像头采集地面标识图像，通过第二摄像头采集库存容器标识图像，并通过机器人内置的角度传感器检测机器人的行驶角度。

在本实施例中，第一摄像头实时采集地面标识图像，如果某一时刻第一摄像头采集地面标识图像，则执行s220更新机器人的全局角度，如果第一摄像头没有到采集地面标识图像，则执行s230更新机器人的全局角度。

s220、针对某一时刻，若第一摄像头在该时刻采集有地面标识图像，则依据采集的地面标识图像确定该时刻的地面标识角度；并且，依据该时刻的地面标识角度、机器人的行驶角度以及上一时刻的全局角度，确定该时刻的全局角度。

本实施例中，地面标识图像为用于导航的二维码图像，优选的为dm码，其中，dm码是依靠一个l形特征边和一对切换边组成的定位图形。因此，在采集到库存容器标识图像之后，通过定位dm码的l形特征边即可确定该dm码标识的方向，进而确定地面标识角度。依据该时刻的地面标识角度、机器人的行驶角度以及上一时刻的全局角度，确定该时刻的全局角度。示例性的，除在初始状态外的任一时刻，均可按照公式g＝a×m+b×n+g’计算机器人该时刻的全局角度，也即是对地面标识角度和机器人的行驶角度进行加权计算，并将加权结果与上一时刻的全局角度求和，进而确定该时刻的全局角度，其中，g表示计算求得的机器人该时刻的全局角度，a表示预设的地面角度系数，m表示该时刻的地面标识角度，b表示预设的行驶角度系数，n表示机器人的行驶角度，g’表示上一时刻的全局角度，其中，a和b的值优选的可根据经验值预先设定。在初始状态下，机器人的行驶角度即为机器人初始状态时的全局角度。

s230、若该时刻第一摄像头未采集到地面标识图像，则依据机器人的行驶角度以及上一时刻的全局角度，确定该时刻的全局角度。

如果该时刻第一摄像头未采集到地面标识图像，除在初始状态外的任一时刻，均可按照公式g＝n+g’计算机器人该时刻的全局角度，也即是将机器人的行驶角度n与上一时刻的全局角度g’的和作为该时刻的全局角度g。

s240、依据库存容器标识图像，确定库存容器标识图像的角度。

s250、依据机器人的全局角度和库存容器标识图像的角度，对机器人和库存容器之间的角度进行校准。

本发明实施中，在机器人搬运库存容器行驶过程中，实时更新机器人的全局角度，以保证机器人准确的按照规划路线行进。并且将更新后的全局角度与库存容器标识图像的角度进行比较，并在全局角度与库存容器二维码角度的偏差大于预设阈值时，调整库存容器，由此保证机器人平稳行驶，避免碰撞周围环境物体。

实施例四

本发明实施例四还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例所提供的库存容器的角度校准方法：

在机器人搬运库存容器行驶过程中，通过第一摄像头采集地面标识图像，通过第二摄像头采集库存容器标识图像，并通过机器人内置的陀螺仪检测机器人的行驶角度；

依据机器人的行驶角度，或者依据机器人的行驶角度和地面标识图像，确定机器人的全局角度；

依据库存容器标识图像，确定库存容器标识图像的角度；

依据机器人的全局角度和库存容器标识图像的角度，对机器人和库存容器之间的角度进行校准。

本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。