确定仓储机器人所负载货物的质量的方法及装置与流程

本发明涉及仓储领域，更具体地涉及一种确定仓储机器人所负载货物的质量的方法及装置。

背景技术：

仓储机器人在电商、2b等领域已经有了比较广泛的应用。其中，仓储机器人所负载货物的质量是机器人运行所需的重要参数之一。现有获取货物质量的一种手段是在机械机构特定位置安装压力或拉力或形变等传感器模块，将重量转变成电信号再实现测量。

这种手段需要在仓储机器人中留出特定的空间安装传感器模块，从而会导致仓储机器人体积笨重操作不便。另外，额外的传感器模块也会使成本有所提高。

技术实现要素：

本发明提供了一种确定仓储机器人所负载货物的质量的方法及装置，无需额外的安装空间且能够降低成本。

根据本发明的一方面，提供了一种确定仓储机器人所负载货物的质量的方法，所述方法包括：

获取所述仓储机器人在顶举所述负载货物过程中的总功；

根据所述总功计算所述负载货物在所述顶举过程中增加的重力势能；

根据所述重力势能确定所述负载货物的质量。

在本发明的一种实现方式中，所述获取所述仓储机器人在顶举所述负载货物过程中的总功，包括：

设定采集时间间隔；

在所述顶举过程中，每隔所述采集时间间隔采集电机驱动器的供电电压和电流；

根据所采集的供电电压和电流，计算每个采集时间间隔内的做功；

将所述顶举过程中所有采集时间间隔内的做功求和，得到所述总功。

在本发明的一种实现方式中，所述仓储机器人由电池供电，

所述获取所述仓储机器人在顶举所述负载货物过程中的总功，包括：

设定采集时间间隔；

在所述顶举过程中，每隔所述采集时间间隔采集电机驱动器的电流；

根据所述电池的电压以及所采集的电流，计算每个采集时间间隔内的做功；

将所述顶举过程中所有采集时间间隔内的做功求和，得到所述总功。

在本发明的一种实现方式中，所述采集时间间隔小于所述驱动电机最高转速下电周期的二分之一。

在本发明的一种实现方式中，所述根据所述总功计算所述负载货物在所述顶举过程中增加的重力势能，包括：

确定所述重力势能等于所述总功乘以效率因子。

在本发明的一种实现方式中，所述效率因子表示在顶举过程中整个顶举机构的效率因子，所述效率因子是通过力学分析、实际测量矫正方式所获取的。

在本发明的一种实现方式中，所述根据所述重力势能确定所述负载货物的质量，包括：

确定所述质量等于所述重力势能除以重力加速度再除以提升高度。

根据本发明的另一方面，提供了一种确定仓储机器人所负载货物的质量的装置，所述装置用于实现前述方面或各个实施例所述方法的步骤，所述装置包括：

获取模块，用于获取所述仓储机器人在顶举所述负载货物过程中的总功；

计算模块，用于根据所述总功计算所述负载货物在所述顶举过程中增加的重力势能；

确定模块，用于根据所述重力势能确定所述负载货物的质量。

根据本发明的又一方面，提供了一种确定仓储机器人所负载货物的质量的装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上且在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述方面及各个示例所述的确定仓储机器人所负载货物的质量的方法的步骤。

根据本发明的再一方面，提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述方面及各个示例所述的确定仓储机器人所负载货物的质量的方法的步骤。

根据本发明的再一方面，提供了一种仓储机器人，所述仓储机器人包括顶举机构、电机以及上述任一方面所述的确定仓储机器人所负载货物的质量的装置。

由此可见，本发明实施例通过计算做功得到仓储机器人所负载的货物的质量，该过程简单快速，结果准确。无需额外安装其他的传感器模块，无需额外的安装空间且能够降低仓储机器人的硬件成本。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1是本发明实施例的确定仓储机器人所负载货物的质量的方法的一个示意性流程图；

图2是本发明实施例的确定仓储机器人所负载货物的质量的装置的一个示意性框图；

图3是本发明实施例的确定仓储机器人所负载货物的质量的装置的另一个示意性框图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

仓储机器人包括顶举机构，该顶举机构也可以被称为顶升机构或举升机构等，其可以用于将负载货物进行升降。示例性地，可以预先设定顶举机构的提升高度，该提升高度可以表示为h，其量纲为m(米)。仓储机器人还包括电机，其可以将电能转换为机械能。该电机可以为永磁电机。

另外，仓储机器人还可以包括蓄电池或干电池等，用于提供电能。当然，仓储机器人也包括其他结构等，这里不再罗列。

图1是本发明实施例的确定仓储机器人所负载货物的质量的方法的一个示意性流程图。图1所示的方法包括：

s110，获取所述仓储机器人在顶举所述负载货物过程中的总功。

s120，根据所述总功计算所述负载货物在所述顶举过程中增加的重力势能。

s130，根据所述重力势能确定所述负载货物的质量。

本发明实施例中，仓储机器人负载有货物，且通过其顶举机构将该货物完成顶举操作，即将所负载的货物进行提升，由于顶举机构所设定的提升高度为h，因此所负载的货物上升高度为h。

示例性地，s110包括：设定采集时间间隔；在所述顶举过程中，每隔所述采集时间间隔采集电机驱动器的供电电压和电流；根据所采集的供电电压和电流，计算每个采集时间间隔内的做功；将所述顶举过程中所有采集时间间隔内的做功求和，得到所述总功。

其中，根据香农采样定理，采集时间间隔小于所述驱动电机最高转速下电周期的二分之一。假设所设定的采样时间间隔可以表示为t0，整个顶举过程的总时长为t，则采集的次数(表示为n)可以为t/t0。示例性地，若不能被整除，采集的次数可以为其中，表示下取整。

假设在顶举过程开始后的第一个采集时间间隔t0后，采集到的供电电压和电流分别为u1和i1。…，在第i个采集时间间隔t0后，采集到的供电电压和电流分别为ui和ii。…，在第n个采集时间间隔t0后，采集到的供电电压和电流分别为un和in。应理解，还可以在每个采集时间间隔开始时采集供电电压和电流，例如，在顶举过程开始后立即采集供电电压和电流u1和i1；经过t0后，在第2个采集时间间隔开始时采集供电电压和电流u2和i2。……，依此类推，经过n-1个t0后，在第n个采集时间间隔t0开始时采集到的供电电压和电流分别un和in。

则可以计算每一个采集时间间隔期间的做功。具体地，在第一个采集时间间隔t0期间，做功为u1×i1×t0。…，在第i个采集时间间隔t0期间，做功为ui×ii×t0。…，第n个采集时间间隔t0期间，做功为un×in×t0。

从而可以通过求和计算得到总功为：

w＝u1×i1×t0+u2×i2×t0+...+ui×ii×t0+...+un×in×t0，

即，

示例性，若仓储机器人由电池供电，即其电机驱动器的供电电压是恒定的直流电压，可以表示为u0。此时，s110可以包括：设定采集时间间隔；在所述顶举过程中，每隔所述采集时间间隔采集电机驱动器的电流；根据所述电池的电压以及所采集的电流，计算每个采集时间间隔内的做功；将所述顶举过程中所有采集时间间隔内的做功求和，得到所述总功。

其中，根据香农采样定理，采集时间间隔小于所述驱动电机最高转速下电周期的二分之一。假设所设定的采样时间间隔可以表示为t0，整个顶举过程的总时长为t，则采集的次数(表示为n)可以为t/t0。示例性地，n为正整数，若不能被整除，采集的次数可以为其中，表示下取整。

假设在第一个采集时间间隔t0后，采集到电流为i1。…，在第i个采集时间间隔t0后，采集到的电流为ii。…，在第n个采集时间间隔t0后，采集到的电流为in。

则可以计算每一个采集时间间隔期间的做功。具体地，在第一个采集时间间隔t0期间，做功为u0×i1×t0。…，在第i个采集时间间隔t0期间，做功为u0×ii×t0。…，第n个采集时间间隔t0期间，做功为u0×in×t0。其中，直流电压u0可以根据电池的属性预先记录，或者，可以在任一次采集电流时采集该直流电压u0，例如，可以在第一采集时间间隔t0后同时采集直流电压u0和电流i1，而在其他次采集时只采集电流而无需再采集直流电压。

从而可以通过求和计算得到总功为：

w＝u0×i1×t0+u0×i2×t0+...+u0×ii×t0+...+u0×in×t0，

即，

相比于上一实施例，该实施例可以认为是在单次顶举过程中，每次采集的供电电压近似不变为u0，因此，总功率可以表示为：

由于t0×n等于或近似等于顶举过程的总时长t，因此，在供电电压为直流电压时，s110中所计算的总功可以等于供电电压乘以顶举总时长再乘以平均电流。其中，平均电流是指n次采集的电流的平均值。

可见，在该实施例中，即在供电电压为直流电压时，可以极大地简化运算，并且降低了对内存等的需求，提高处理的效率。

示例性地，s120中可以确定所述重力势能等于所述总功乘以效率因子。可以将重力势能表示为φ，将效率因子表示为η，从而s120中可以通过φ＝w×η得到重力势能。

其中，效率因子表示在顶举过程中整个顶举机构的效率因子。效率因子可以是通过力学分析、实际测量矫正方式所获取的。可理解，在s120之前或者在s110之前，可以通过力学分析、实际测量矫正等方法获取包含电机效率在内的整个顶举机构的效率因子。并且，效率因子为0至1之间的任一值。

示例性地，s130中可以确定所述质量等于所述重力势能除以重力加速度再除以提升高度。可以将质量表示为m，从而s130中可以通过m＝φ/(g×h)得到质量。其中g表示重力加速度，g的具体值与所在的位置有关，如g＝9.8m/s²。

本发明实施例中，电压的量纲可以为v(伏特)，电流的量纲可以为a(安培)，总功和重力势能的量纲可以为j(焦耳)，质量m的量纲可以为kg(千克)。

由此可见，本发明实施例通过计算做功得到仓储机器人所负载的货物的质量，该过程简单快速，结果准确。无需额外安装其他的传感器模块，无需额外的安装空间且能够降低仓储机器人的硬件成本。

图2是本发明实施例的确定仓储机器人所负载货物的质量的装置的一个示意性框图。图2所示的装置20包括获取模块210、计算模块220和确定模块230。

获取模块210，用于获取所述仓储机器人在顶举所述负载货物过程中的总功；

计算模块220，用于根据所述总功计算所述负载货物在所述顶举过程中增加的重力势能；

确定模块230，用于根据所述重力势能确定所述负载货物的质量。

示例性地，获取模块210可以具体用于：设定采集时间间隔；在所述顶举过程中，每隔所述采集时间间隔采集电机驱动器的供电电压和电流；根据所采集的供电电压和电流，计算每个采集时间间隔内的做功；将所述顶举过程中所有采集时间间隔内的做功求和，得到所述总功。

其中，根据香农采样定理，采集时间间隔小于所述驱动电机最高转速下电周期的二分之一。假设所设定的采样时间间隔可以表示为t0，整个顶举过程的总时长为t，则采集的次数(表示为n)可以为t/t0。示例性地，若不能被整除，采集的次数可以为其中，表示下取整。

假设在第一个采集时间间隔t0后，采集到的供电电压和电流分别为u1和i1。…，在第i个采集时间间隔t0后，采集到的供电电压和电流分别为ui和ii。…，在第n个采集时间间隔t0后，采集到的供电电压和电流分别为un和in。

则可以计算每一个采集时间间隔期间的做功。具体地，在第一个采集时间间隔t0期间，做功为u1×i1×t0。…，在第i个采集时间间隔t0期间，做功为ui×ii×t0。…，第n个采集时间间隔t0期间，做功为un×in×t0。

从而可以通过求和计算得到总功为：

示例性，若仓储机器人由电池供电，即其电机驱动器的供电电压是恒定的直流电压，可以表示为u0。此时，获取模块210可以具体用于：设定采集时间间隔；在所述顶举过程中，每隔所述采集时间间隔采集电机驱动器的电流；根据所述电池的电压以及所采集的电流，计算每个采集时间间隔内的做功；将所述顶举过程中所有采集时间间隔内的做功求和，得到所述总功。

相比于上一实施例，该实施例可以认为是在单次顶举过程中，每次采集的供电电压近似不变为u0，因此，总功率可以表示为：

由于t0×n等于或近似等于顶举过程的总时长t，因此，在供电电压为直流电压时，获取模块210所计算的总功可以等于供电电压乘以顶举总时长再乘以平均电流。其中，平均电流是指n次采集的电流的平均值。

可见，在该实施例中，即在供电电压为直流电压时，可以极大地简化运算，并且降低了对内存等的需求，提高处理的效率。

示例性地，计算模块220可以具体用于：确定所述重力势能等于所述总功乘以效率因子。可以将重力势能表示为φ，将效率因子表示为η，从而计算模块220可以通过φ＝w×η得到重力势能。

其中，效率因子表示在顶举过程中整个顶举机构的效率因子。效率因子可以是通过力学分析、实际测量矫正方式所获取的。可理解，可以通过力学分析、实际测量矫正等方法获取包含电机效率在内的整个顶举机构的效率因子。并且，效率因子为0至1之间的任一值。

示例性地，确定模块230可以具体用于确定所述质量等于所述重力势能除以重力加速度再除以提升高度。可以将质量表示为m，从而确定模块230可以通过m＝φ/(g×h)得到质量。其中g表示重力加速度，g的具体值与所在的位置有关，如g＝9.8m/s²。

本发明实施例中，电压的量纲可以为v(伏特)，电流的量纲可以为a(安培)，总功和重力势能的量纲可以为j(焦耳)，质量m的量纲可以为kg(千克)。

由此可见，本发明实施例通过计算做功得到仓储机器人所负载的货物的质量，该过程简单快速，结果准确。无需额外安装其他的传感器模块，无需额外的安装空间且能够降低仓储机器人的硬件成本。

图2所示的装置20能够实现前述图1所示的确定仓储机器人所负载货物的质量的方法，为避免重复，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

另外，本发明实施例还提供了另一种确定仓储机器人所负载货物的质量的装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上且在所述处理器上运行的计算机程序，处理器执行所述程序时实现前述图1所示的确定仓储机器人所负载货物的质量的方法的步骤。

如图3所示，该装置30可以包括存储器310和处理器320。

存储器310存储用于实现根据本发明实施例的确定仓储机器人所负载货物的质量的方法中的相应步骤的计算机程序代码。

处理器320用于运行存储器310中存储的计算机程序代码，以执行根据本发明实施例的确定仓储机器人所负载货物的质量的方法的相应步骤，并且用于实现根据本发明实施例的确定仓储机器人所负载货物的质量的装置中的获取模块210、计算模块220和确定模块230。

示例性地，在所述计算机程序代码被处理器320运行时执行以下步骤：获取所述仓储机器人在顶举所述负载货物过程中的总功；根据所述总功计算所述负载货物在所述顶举过程中增加的重力势能；根据所述重力势能确定所述负载货物的质量。

作为一例，处理器320可以用于：设定采集时间间隔；在所述顶举过程中，每隔所述采集时间间隔采集电机驱动器的供电电压和电流；根据所采集的供电电压和电流，计算每个采集时间间隔内的做功；将所述顶举过程中所有采集时间间隔内的做功求和，得到所述总功。

作为一例，所述仓储机器人由电池供电，处理器320可以用于：设定采集时间间隔；在所述顶举过程中，每隔所述采集时间间隔采集电机驱动器的电流；根据所述电池的电压以及所采集的电流，计算每个采集时间间隔内的做功；将所述顶举过程中所有采集时间间隔内的做功求和，得到所述总功。

作为一例，处理器320可以用于：确定所述重力势能等于所述总功乘以效率因子。将重力势能表示为φ，将总功表示为w，将效率因子表示为η，从而处理器320可以通过φ＝w×η得到重力势能。

其中，所述效率因子表示在顶举过程中整个顶举机构的效率因子。可选地，所述效率因子可以是由处理器320通过力学分析、实际测量矫正方式所获取的。

作为一例，处理器320可以用于：确定所述质量等于所述重力势能除以重力加速度再除以提升高度。将质量表示为m，将提升高度表示为h，从而处理器320可以通过m＝φ/(g×h)得到质量。其中g表示重力加速度，g的具体值与所在的位置有关，如g＝9.8m/s²。

可理解，存储器310可以存储用于获取总功、计算重力势能和确定质量的软件算法。

本发明实施例还提供了一种仓储机器人，该仓储机器人包括顶举机构、电机以及上文所述的确定仓储机器人所负载货物的质量的装置。

另外，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序。当所述计算机程序由处理器执行时，可以实现前述图1所示的确定仓储机器人所负载货物的质量的方法的步骤。例如，该计算机存储介质为计算机可读存储介质。

计算机存储介质例如可以包括智能电话的存储卡、平板电脑的存储部件、个人计算机的硬盘、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、便携式紧致盘只读存储器(cd-rom)、usb存储器、或者上述存储介质的任意组合。计算机可读存储介质可以是一个或多个计算机可读存储介质的任意组合，例如一个计算机可读存储介质包含用于获取总功的计算机可读的程序代码，另一个计算机可读存储介质包含用于进行计算重力势能和确定质量的计算机可读的程序代码。

由此可见，本发明实施例通过计算做功得到仓储机器人所负载的货物的质量，该过程简单快速，结果准确。无需额外安装其他的传感器模块，无需额外的安装空间且能够降低仓储机器人的硬件成本。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(digitalsignalprocessing，dsp)来实现根据本发明实施例的物品分析设备中的一些模块的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。