本发明涉及仓储物流领域，特别是涉及一种货物分拣系统及方法。
背景技术：
在仓储物流领域，特别是在电商、快递等行业，由于货物种类繁多，需要根据货物的种类或者货物的目的地信息对货物进行分类，对效率与准确率的要求极高，为了提高分拣效率以及保证分拣的准确率，先进的仓库或物流中心均配备有自动分拣系统，目前市面上的分拣系统主要有三类：滑块式分拣系统、循环式分拣系统(包括水平循环式分拣系统以及垂直循环式分拣系统)以及基于翻板式分拣机器人的分拣系统。滑块式分拣系统的效率很高，能达到每小时20000件的分拣效率，但其成本很高，以每小时20000件分拣效率的分拣系统为例，其成本为3千万-5千万元人民币；循环式分拣系统包含若干的分拣机，所有分拣机围绕一个环形轨道循环运动，环形轨道两侧设有很多分拣道口，其分拣效率由其包含的分拣机的数量以及分拣道口的数量决定，其建设成本较滑块式分拣系统低，约为1千万-2千万人民币，但其缺点很明显，一旦建设完成，其分拣效率也就已经定型，不能根据生产需要提高分拣效率，且其对场地的要求很高，需要规整的场地建设。基于翻板式分拣机器人的分拣系统包含若干分拣机器人，分拣场地内具有很多分拣坑口，分拣机器人载着货物至对应的分拣坑口将货物抛入分拣坑口，这种分拣系统同样具有成本偏高、对场地要求高、扩展不方便的缺点，且其主要技术难度是调度困难，随着分拣需求的增加，其需要的分拣机器人数量也明显增加，调度上的技术难度也大大增加。
技术实现要素：
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种效率高、成本低、扩展性好的货物分拣系统及方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的货物分拣系统包含若干分拣机器人以及一实体或虚拟的路径系统；路径系统包含主路径与分支路径此两者中的前者或全部；当路径系统包含若干主路径而不包含分支路径时，主路径的侧边设有供分拣机器人卸下货物的分拣区；当路径系统包含若干主路径与若干分支路径时，分支路径从主路径发散出去，且至少一条主路径和/或至少一条分支路径的侧边设有分拣区。
进一步地，路径系统还包含汇入所述主路径的若干汇入路径。
进一步地，所述主路径的尾端和/或分支路径与主路径的首端和/或汇入路径之间设置有若干供完成分拣任务后的分拣机器人返回的返回路径。。
进一步地，所述路径系统还包含设置在所述主路径的尾端和/或分支路径与主路径的首端和/或汇入路径之间的循环路径。
进一步地，所述分支路径呈多级分布，其中一级分支路径直接从所述主路径发散出去，级数较高的分支路径从低其一级的分支路径发散出去。
进一步地，主路径的尾端或至少一条分支路径的侧边设有供所述分拣机器人卸下疑难货物的疑难货物卸货区。
进一步地，所述路径系统由贴在地面上的若干二维码组成，或由磁条、色带、线圈等条带状物组成。
进一步地，还包括用于在所述分拣机器人进入主路径之前或之后对所述分拣机器人上的货物进行信息扫描的扫描单元。
一种货物分拣方法，装载有货物的分拣机器人依次进入主路径，在主路径上行驶的分拣机器人的分布密度不小于设定值；主路径上的各分拣机器人受调度分别去往其装载的货物对应的目标分拣区并卸下货物。
进一步地，分拣机器人从汇入路径汇入主路径，且分拣机器人卸货后从返回路径回到汇入路径。
进一步地，扫描单元在分拣机器人进入主路径之前或之后对分拣机器人上的货物进行信息扫描确定其目标分拣区，若某货物的信息扫描失败，装载该货物的分拣机器人从循环路径回到主路径再次进行信息扫描并继续执行分拣任务，若多次信息扫描失败，则分拣机器人将该货物卸至疑难货物卸货区。
进一步地，分拣机器人在进入主路径后若其系统发生故障，其受调度偏离出主路径之外。
有益效果：本发明的货物分拣系统及方法具有如下优点：
(1)成本较低，较市面上常见的三种分拣系统价格均低好几倍；
(2)对场地的要求低，可根据场地的形状自由布局主路径、分支路径等路径的走向，不需要规整的场地；
(3)效率高，系统运行时，主路径上排满高速运行的分拣机器人，分拣机器人根据各自的目标分拣区进入不同的分支路径，保证系统的高效率运行；
(4)扩展性强，可根据生产需要扩展分支路径的数目，提高产能，且改造及其方便，若要扩展分支路径只需要在地面贴上二维码、磁条等导航标记，或者只需在调度中心规划轨迹即可，无需施工；
(5)稳定性高，单台分拣机器人在主路径上发生故障时可马上驶出主路径，不会影响其他分拣机器人作业。
附图说明
附图1为货物分拣系统的构成图；
附图2为分拣机器人的结构图；
附图3为包含多条主路径的路径系统的构成图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1所示的货物分拣系统，包含若干分拣机器人10以及一路径系统20。
如附图2所示，分拣机器人10具有移动底盘11以及直线输送单元12，本实施例中，直线输送单元12为平皮带，当平皮带不动时，其上可载物，当移动底盘运动11至卸货位置，平皮带运转，使货物脱离平皮带卸到指定地点。移动底盘11可自主移动以及自主防碰撞，其自主移动可由其内设的控制系统实现或由外设的调度中心30实现，当由其内设的控制系统实现时，每个分拣机器人10都相当于是一个独立的系统，控制系统掌握路径系统20的情况并实现独立调度，当然，独立调度这种方式理论上可行，实际运行时难度较大，因此优选由调度中心30实现所有分拣机器人10的调度，所有的所述分拣机器人10均可与所述调度中心通讯。分拣机器人10的自主防碰撞由搭载在移动底盘11上的防碰撞传感器实现，防碰撞传感器可以是激光雷达、超声波传感器等形式的传感器。当然分拣机器人10不限于上述形式，一切可自主或受调度的移动机器人形式均落入本发明的保护范围。
路径系统20包含若干主路径21，可选地还包含从主路径21发散出去的若干分支路径22，当包含主路径21而不包含分支路径时，主路径21的侧边设置有供分拣机器人10卸下货物的分拣区40，当路径系统20既包含主路径21又包含分支路径时，主路径21和/或至少一条分支路径22的侧边设有分拣区40。
当路径系统20只包含主路径21时，主路径21可以是直线状、环状等形式，但这种情形下，主路径21两侧设置的分拣区40的数量受限于主路径21的长度，不利于系统的扩展性，因此一般来说，采用包含分支路径22的路径系统20，由于从主路径21直接分散出来的分支路径22的数量一般也较为有限，若要满足更大的生产需要，所述分支路径22可以呈多级分布，其中一级分支路径22直接从所述主路径21发散出去，二级分支路径22从一级分支路径22发散开，依此类推，级数较高的分支路径22从低其一级的分支路径22发散出去，这样路径系统20呈树状分布，主路径21为主干，分支路径相当于树的树枝，如此分级结构，使得路径系统20具有了很强的拓展性，用户可根据需要无限制增加分支路径22，分级分布还可以缓解主路径21的压力，使主路径21上的分拣机器人10进入一级分支路径21并进一步细分。在具体实施中，最后一级的分支路径21的侧边都设有分拣区40，前几级分支路径21可选地设置有分拣区40，分拣区40设置有用于承接分拣机器人10卸下的货物的承接单元，承接单元可以是袋子、箱体等常用容器。由于分拣机器人10的直线输送单元12可正反转实现双向分拣，因此主路径21或分支路径22的两侧均可设置分拣区40。
路径系统20还包含汇入所述主路径21的若干汇入路径23。与分支路径22类似，汇入路径23也可以按需要做成多级分布的形式，使得上货点增加，从而提高上货效率。
如附图3所示，主路径21不限于一条，也可以有并行的多条，每条主路径21的首端均有汇入路径23汇入且尾端均有分支路径22发散出去，这样可以在货物多的时候进一步提升系统的分拣效率。
所述主路径21的首端和/或分支路径22与所述主路径21的尾端和/或汇入路径23之间设置有若干供完成分拣任务后的分拣机器人10返回的返回路径24。当路径系统20只包含主路径21时，主路径21的首端与尾端之间设有返回路径24，当路径系统20包含分支路径21时，返回路径24一般设置在分支路径21与主路径21的首端或汇入路径23(在包含汇入路径23的情形下)之间，返回路径24的设置可依照实际情况设置，可以每一个分支路径22均设置有一条返回路径24，但较为优选地，多个分支路径22可与同一返回路径24对接，然后一个返回路径24再连接主路径21的首端或多个汇入路径23，这样布局可使得路径系统较为简洁，降低调度难度。
所述路径系统20还包含设置在所述主路径21的尾端和/或分支路径21与主路径21的首端和/或汇入路径23之间的循环路径25，其设置方式与上述返回路径24的设置方式类似，但循环路径25一般只设置一条或少数几条。循环路径25用于方便未分拣成功的分拣机器人10再次进入主路径10继续执行分拣任务。
主路径21的尾端或至少一条分支路径22的侧边设有供所述分拣机器人10卸下疑难货物的疑难货物卸货区60。疑难货物卸货区60用于存储多次分拣都未能成功的货物，这些货物留待人工分拣或解决了未能分拣的原因后再次进入分拣系统。疑难货物卸货区60也可以设置在循环路径25上。
路径系统20可以是实体或虚拟存在的，实体的路径系统20的解决方案包括二维码阵列、磁条、色带、线圈，分拣机器人10上对应设置有相应的传感器，如路径系统20由二维码阵列组成，则分拣机器人10上设置有相机或扫码器；如路径系统20由磁条组成，则分拣机器人10上安装有磁导航传感器；如路径系统20由色带组成，则分拣机器人10上安装有视觉传感器；如路径系统20由埋设在地下的线圈组成，则分拣机器人10上安装有感应线圈，感应线圈通过对地下的线圈产生的磁场强弱的识别和跟踪，实现导引。
当路径系统20为虚拟存在时，路径系统20作为虚拟的数据存在于调度中心30或内置于分拣机器人10的控制系统，本发明优选为前者，调度中心30通过uwb定位技术(仓库内设置有微基站阵列，分拣机器人10上设置有uwb定位标签，其定位方式为现有技术)或rfid技术追踪分拣机器人10的实时位置，并对其进行调度使其在虚拟的路径系统20上行走。
应当说明的是，随着科学技术的发展，还会出现更多的导航技术以及室内定位技术，新出现的技术运用与本发明的路径系统20也应当视作落入本发明的保护范围。
为了使调度中心30获知货物的信息，使得调度中心30可以调度分拣机器人10运动至货物对应的分拣区40，分拣系统还包括用于在所述分拣机器人10进入主路径21之前或之后对所述分拣机器人10上的货物进行信息扫描的扫描单元50。扫描单元50连接调度中心30，扫描单元50可设置在每条汇入路径23上，优选地设置在主路径21上。作为优选手段，扫描单元50通过扫描贴在货物上的条形码、二维码等可识别码获取货物的类型、目的地等信息。
一种货物分拣方法，扫描单元50在分拣机器人10进入主路径21之前或之后对分拣机器人10上的货物进行信息扫描确定其目标分拣区40，装载有货物的分拣机器人10从汇入路径汇入主路径21，在主路径21上行驶的分拣机器人10的分布密度不小于设定值(即主路径上分拣机器人10的数量保持在设定范围，或主路径上分拣机器人10相互之间的间距保持在设定范围，既保持安全防碰撞距离，又可使相邻的分拣机器人10之间的距离不至于过远，保证流通效率)；主路径21上的各分拣机器人10受调度去往其运载的货物的目标分拣区40并卸下货物。当路径系统20只包含主路径21时，分拣机器人10沿着主路径一种走即可完成货物分拣，当路径系统20还包含分支路径22时，一般只有分支路径22的侧边设置有分拣区40，主路径21上的分拣机器人10分别离开主路径21去往相应的分支路径22，到达其装载的货物的目标分拣区40并卸下货物。分拣机器人10卸货后从返回路径24回到汇入路径23。
若某货物的信息扫描失败，装载该货物的分拣机器人10从循环路径25回到主路径21再次进行信息扫描并继续执行分拣任务，若多次信息扫描失败，则分拣机器人10将该货物卸至疑难货物卸货区60。
分拣机器人10在进入主路径21后若其系统发生故障，其受调度偏离出主路径21之外。
本发明的货物分拣系统及方法具有如下优点：
(1)成本较低，较市面上常见的三种分拣系统价格均低好几倍；
(2)对场地的要求低，可根据场地的形状自由布局主路径、分支路径等路径的走向，不需要规整的场地；
(3)效率高，系统运行时，主路径上排满高速运行的分拣机器人，分拣机器人根据各自的目标分拣区进入不同的分支路径，保证系统的高效率运行；
(4)扩展性强，可根据生产需要扩展分支路径的数目，提高产能，且改造及其方便，若要扩展分支路径只需要在地面贴上二维码、磁条等导航标记，或者只需在调度中心规划轨迹即可，无需施工；
(5)稳定性高，单台分拣机器人在主路径上发生故障时可马上驶出主路径，不会影响其他分拣机器人作业。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。