一种自动仓储系统的制作方法

本发明涉及仓储领域，具体地说，涉及一种自动仓储系统。

背景技术：

互联网时代网购让消费者点点鼠标就能买到东西，可“到货架上取货”这份差事仍然是要有人去做的；而且相比以往，这任务更重了，配送人员由于工作量过大、工资太低闹“罢工”的事情也时常发生。推进“机器换人工”，对于生产过程中单一、琐碎的重复性作业既能缓解用工压力，更可降低用工及管理成本，保障安全环保生产。

现代物流系统或者仓储系统，如邮购仓库、供应链配送中心、机场行李系统和定制制造设施中的库存系统，在响应对库存项目的请求中面临着重大的挑战。随着库存系统发展，同时完成大量包装、存储和其他库存有关的任务的挑战变得重要。

用机器换人的方法，在仓储或者物流系统中，机器首先要取货架，再进行人工拣选，这里机器人首先要与货架完成对接，就需要到机器人移动指定位姿与货架的对接。当货架位置在仓库中的位置确定时，机器人预先设定与货架对接时的指定位姿，并通过路径规划算法确定从当前位置到指定位姿的路径。但是，如图1与图2所示，实际在物流或者仓储对接操作中，货架位置会由于人为推动不在预先设定的位置，或者因为机器人搬运过程中方位发生变化，使机器人无法按照预先设定的路径完成对接任务，当货架位置发生改变时，机器人就无法按照预先的指定位姿完成路径规划，完成与货架的对接。因此本发明提供了一种自动仓储系统以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的技术问题，提供了一种自动仓储系统，本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明的自动仓储系统，包括可移动平台与货架，可移动平台沿规划的路径移动至指定位姿与货架的对接，其特征在于，所述仓储系统还包括

获取单元，获取货架在工作环境中的位置；

运算单元，根据货架的位置与方向计算确定环境地图中可移动平台的指定位姿；

路径规划单元，生成可移动平台从当前位置移动到指定位姿的路径；

可移动平台的驱动控制单元控制可移动平台沿所述路径移动至指定位姿。

进一步地，所述获取单元包括信息采集模块以及信息处理模块，所述信息采集模块用以获取工作环境的图像，所述信息处理模块从图像中获取满足第一预设特征的货架的位置信息以及满足第二预设特征的货架的方向信息，其中，第一预设特征用来确定货架的位置，第二预设特征用来确定货架的方向。

进一步地，所述的信息采集模块为安装在工作环境上方的光学相机或深度相机或激光雷达。

进一步地，根据第二转换关系将图像坐标系下货架的位置与方向转化成环境地图中货架的位置与方向，根据第一转换关系在环境地图中确定可移动平台的位置与方向；其中，所述第二转换关系用于确定图像坐标系下坐标与环境地图坐标的转换关系；所述第一转换关系为可移动平台的指定位姿与货架的位置与方向的相对位置关系。

进一步地，通过第一转换关系根据货架的位置与方向计算图像坐标系下可移动平台的指定位姿，根据第二转化关系将图像坐标系下的可移动平台的指定位姿转化为环境地图中的可移动平台的指定位姿。

进一步地，可移动平台的当前位置通过所述仓储系统的获取单元从工作环境中获得。

进一步地，获取单元的信息采集模获取工作环境的图像后，信息处理模块从图像中获取满足第三预设特征的可移动平台的位置，其中，第三预设特征用来确定可移动平台的当前位置。

进一步地，可移动平台的当前位置通过在工作环境中定位获得，定位方式包括绝对定位和相对定位，绝对定位主要采用导航信标、主动或被动标识、地图匹配进行定位；相对定位是通过测量对接装置相对于初始位置的距离和方向确定对接装置的第二位置。

本发明的有益效果在于：

克服了现有技术中人工货架取货工作量大、单一琐碎、人工重复性作业的技术问题，通过智能化配置设计对接装置的单元及各单元之间的相互作用，实现了即是对接对象随意改变位置也可以完成对接装置与对接对象的完美对接，做到了准确规划路径，真正实现了货架取货“机器换人工”的技术效果，降低用工及管理成本，保障安全环保生产，可以完成大量包装、存储和其他库存有关的任务。

附图说明

图1是实际操作中货架处于非预先设定位置的结构示意图；

图2是实际操作中货架处于非预先设定位置的俯视示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种自动仓储系统，包括可移动平台与货架，可移动平台根据规划的路径移动至指定位姿与货架的对接，所述仓储系统包括

获取单元，获取货架在工作环境中的位置；

运算单元，根据货架的位置与方向计算确定环境地图中可移动平台的指定位姿；

路径规划单元，利用路径规划算法生成可移动平台从当前位置移动到指定位姿的路径；

可移动平台的驱动控制单元控制可移动平台沿所述路径移动至指定位姿。

其中，本发明的可移动平台与货架位于仓储系统的工作环境内，工作环境包括工作平面以及与工作平面对应的立体空间区域，货架用于存放物品，若干个货架规则或者不规则地排列在工作平面上，可移动平台包括驱动控制单元，在驱动控制单元的控制下，可移动平台根据规划的路径在工作平面上移动，并可移动至指定位姿与货架完成对接。当可移动平台需要对接的货架的位置与方向发生改变时，可移动平台在工作环境中的指定位姿也发生改变，因此，可移动平台的指定位姿根据在工作空间中货架的位置与方向确定，也就是可移动平台的指定位姿与货架的位置与方向有唯一确定的第一转换关系。

其中，对接可包括多种形式，例如可移动平台在指定位姿上通过机械手从货架上获取物品；或者可移动平台在指定位姿潜入货架底部并将货架顶升进行搬运；或者可移动平台在指定位姿与货架通过衔接结构拖运货架等。

其中，获取单元，获取货架在工作环境中的位置具体有：

获取单元包括信息采集模块以及信息处理模块，信息采集模块用以获取工作环境的图像，信息处理模块对信息采集模块获取的工作环境的图像进行处理，从图像中获取满足第一预设特征的货架的位置与方向信息以及满足第二预设特征的货架的方向信息，其中，第一预设特征、第二预设特征为预先设定的可以被信息采集模块获取并且被信息处理模块识别的标记，第一预设特征用来确定货架的位置与方向，第二预设特征用来确定货架的方向。

信息采集模块为安装在工作环境上方的光学相机、深度相机、激光雷达等成像设备，其中任意一种成像设备安装在工作环境上方，可以获取成像设备下方的工作环境的图像，其中工作环境的图像包括工作空间中的可移动平台以及货架，尤其包括货架上的第一预设特征和第二预设特征。

第一预设特征可以是货架顶部带有颜色属性的色标，或者货架顶部粘贴的二维码等图标，或者是货架俯视轮廓的几何中心等，根据第一预设特征确定货架的位置与方向。例如第一预设特征为货架轮廓的几何中心时，在图像信息中利用形态学获取货架的轮廓，并根据轮廓确定货架的几何中心；第一预设特征为固定在货架顶部的带有颜色属性的色标时，则提取图像中具有相同颜色属性的像素即为第一预设特征；第一预设特征为固定在货架顶部的二维码图标时，则提取图像信息中的二维码图像，解析二维码，判断该二维码是否为第一预设特征的确定的二维码信息。因此，根据图像中第一预设特征即为确定货架的位置与方向。

第二预设特征可以是货架顶部粘贴的二维码，二维码具有方向性，在图像信息中获取并解析二维码，根据二维码的方向确定货架的方向；或者可以为货架顶部具有方向的线段，在图像中获取该线段的方向信息，根据线段的方向确定货架的方向。

其中，运算单元，根据货架的位置与方向计算确定环境地图中可移动平台的指定位姿具体有：

可移动平台在指定位姿和货架完成对接，例如可移动平台的指定位姿为货架正方向10cm，则可移动平台移动至货架正方向10cm处与货架正方向垂直完成对接，这里可移动平台的指定位姿可以根据仓储系统作业的需要预先设定，因此，可移动平台的指定位姿与货架的位置与方向具有预先设定的唯一确定的第一转换关系。

在具体实施方式中，货架的位置与方向从图像中获得，而可移动平台规划根据环境地图中的移动，因此，进一步地，需要将图像中货架的位置与方向转化为环境地图中可移动平台的位姿，具体的计算可以通过两种方式：

一、根据第二转换关系将图像坐标系下货架的位置与方向转化成环境地图中货架的位置与方向与方向，之后根据第一转换关系在环境地图中计算可移动平台的位置与方向，这里第二转换关系用于确定图像坐标系下坐标与环境地图坐标的转换关系，根据成像设备的标定结果获得；第一转换关系为可移动平台的指定位姿与货架的位置与方向的相对位置关系；

二、通过第一转换关系根据货架的位置与方向计算图像坐标系下可移动平台的指定位姿，之后根据第二转化关系将图像坐标系下的可移动平台的指定位姿转化为环境地图中的可移动平台的指定位姿，这里第二转换关系用于确定图像坐标系下坐标与环境地图坐标的转换关系，根据成像设备的标定结果获得；第一转换关系为可移动平台的指定位姿与货架的位置与方向的相对位置关系；

其中，路径规划单元，利用路径规划算法生成可移动平台从当前位置移动到指定位姿的路径具体有：

可移动平台的当前位置通过在工作环境中定位获得，定位方式包括绝对定位和相对定位，绝对定位主要采用导航信标、主动或被动标识、地图匹配等进行定位；相对定位是通过测量对接装置相对于初始位置的距离和方向确定对接装置的第二位置，定位算法包括MonteCarlo定位算法、三视角法、三视距法、模型匹配算法等。

可移动平台的当前位置也可以通过系统的获取单元获得。其中，获取单元的信息获取模获取工作环境的图像后，信息处理模块对信息采集模块获取的工作环境的图像进行处理，从图像中获取满足第三预设特征的可移动平台的位置，其中，第三预设特征为预先设定的可以被信息采集模块获取并且被信息处理模块识别的标记，用来确定可移动平台的当前位置。

所述路径规划算法包括A*算法、Dijstra算法、RRT算法、D*算法等；

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。