[發(fā)明專利]一種檔案用機(jī)器人的導(dǎo)航定位與任務(wù)規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010407000.9
• 申請日: 2020-05-14
• 公開（公告）號: CN111452052B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于淼;崔建偉;展宵鵬;張敏;張穎;余冠霖;周志成;張星;陳亮
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué);國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)有限公司;國網(wǎng)江蘇省電力有限公司;江蘇省電力試驗(yàn)研究院有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J11/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種檔案用機(jī)器人的導(dǎo)航定位與任務(wù)規(guī)劃方法，包括下述步驟(1)預(yù)處理：定義檔案架區(qū)域的坐標(biāo)軸以及初始參數(shù)；(2)機(jī)器人從初始位置出發(fā)，穿過檔案區(qū)域；(3)判斷機(jī)器人是否已經(jīng)過任務(wù)中編號最大的檔案架；(4)根據(jù)待執(zhí)行的任務(wù)矩陣，判斷是否為可執(zhí)行任務(wù)，(5)對任務(wù)進(jìn)行分解，形成新的任務(wù)矩陣；(6)建立目標(biāo)函數(shù)，對新的任務(wù)矩陣進(jìn)行優(yōu)化；(7)執(zhí)行任務(wù)。本發(fā)明能夠解決檔案架被打開的情況中機(jī)器人識別困難的問題，使得機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測外部環(huán)境的變化，有效、快速的適應(yīng)變化的外部環(huán)境，對不同的地圖均適用，適用性廣，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的客戶端與機(jī)器人之間的人機(jī)交互。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種導(dǎo)航定位與任務(wù)規(guī)劃方法，尤其涉及一種檔案用機(jī)器人的導(dǎo)航定位與任務(wù)規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

存放在檔案室內(nèi)的檔案的數(shù)量成千上萬，在進(jìn)行檔案存取時(shí)往往需要消耗大量的人力物力，制約了檔案管理員專業(yè)技術(shù)能力的發(fā)揮，降低了檔案可利用價(jià)值，檔案管理的自動(dòng)化水平迫切需要提高。近年來，檔案行業(yè)普遍謀求用機(jī)器人代替人工實(shí)現(xiàn)檔案的盤點(diǎn)、存取。

檔案機(jī)器人是高度自動(dòng)化的檔案裝備，一般由機(jī)器人移動(dòng)底盤、操作機(jī)械臂和功能設(shè)備組成，機(jī)器人移動(dòng)底盤負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)行走，代替人腿的功能，實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航行走、目標(biāo)識別；機(jī)械臂相當(dāng)于人的胳膊，負(fù)責(zé)帶動(dòng)功能設(shè)備作空間運(yùn)動(dòng)；功能設(shè)備如機(jī)械手、各種探測設(shè)備等，用以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的盤點(diǎn)、存取。

目前，檔案機(jī)器人普遍采用基于SLAM技術(shù)的智能車(AGV)。這種設(shè)備經(jīng)過智能訓(xùn)練可以識別周圍的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)固定環(huán)境下的自主導(dǎo)航。當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，如目標(biāo)移動(dòng)后不在原有的固定位置，則需要重新訓(xùn)練或編程，自適應(yīng)性比較差。專利CN109798901.A提出了一種適合小型檔案館環(huán)境的機(jī)器人導(dǎo)航與控制方法，這種方法利用了檔案房和檔案架的特征，也可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的導(dǎo)航控制。但這個(gè)專利要求同一時(shí)間只有一個(gè)檔案架打開，當(dāng)有多個(gè)檔案架同時(shí)打開時(shí)，按此專利所提方法會(huì)發(fā)生誤斷，因此，它也只適合于工作位置完全固定的情形。

在實(shí)際工作中，檔案都一航存放在密集排列的檔案架上，通常情況下每個(gè)檔案架都緊密地排列在一起，當(dāng)需存取檔案時(shí)，相應(yīng)的目標(biāo)密集架才會(huì)被打開。受限于目前的技術(shù)和成本因素，但有多個(gè)檔案架打開時(shí)，既不能保證每個(gè)工作區(qū)的數(shù)量，也不能保證每個(gè)工作區(qū)的寬度一致，因此，每個(gè)檔案架及其工作通道的位置是隨機(jī)的，工作區(qū)的位置也會(huì)發(fā)生變化，會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人目標(biāo)識別困難，也會(huì)導(dǎo)致客戶端人機(jī)交互的困難。為了解決上述問題，本發(fā)明提出了機(jī)器人對環(huán)境自適合的目標(biāo)位置控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明旨在提供一種高效的、能夠?qū)Νh(huán)境自動(dòng)適應(yīng)的檔案用機(jī)器人的導(dǎo)航定位與任務(wù)規(guī)劃方法，以解決上述問題。

技術(shù)方案：本發(fā)明的提供一種檔案用機(jī)器人的導(dǎo)航定位與任務(wù)規(guī)劃方法，包括以下步驟：

(1)預(yù)處理：定義檔案架區(qū)域的坐標(biāo)軸以及初始參數(shù)；機(jī)器人獲取目標(biāo)檔案的任務(wù)指令，定義可執(zhí)行任務(wù)矩陣為TE；

(2)機(jī)器人從初始位置出發(fā)，穿過檔案區(qū)域，檢測左和/或右檔案架數(shù)量、工作區(qū)寬度以及檔案架是否被打開，并記錄坐標(biāo)參數(shù)；

(3)判斷機(jī)器人是否已經(jīng)過任務(wù)中編號最大的檔案架；

(4)根據(jù)待執(zhí)行的任務(wù)矩陣，判斷是否為可執(zhí)行任務(wù)，若是可執(zhí)行任務(wù)，形成可執(zhí)行任務(wù)矩陣并執(zhí)行步驟(5)，否則刪除該任務(wù)；定義工作區(qū)檔案架的距離矩陣DA、DB，距離矩陣DA的每個(gè)元素代表左側(cè)的相鄰兩個(gè)架子之間的距離，距離矩陣DB的每個(gè)元素代表右側(cè)的相鄰兩個(gè)架子之間的距離；定義矩陣TA1表示左側(cè)檔案架的任務(wù)序列，定義矩陣TB1表示右側(cè)檔案架的任務(wù)序列，兩個(gè)矩陣都是列矩陣，矩陣中的每個(gè)元素都代表一個(gè)工作位置；將任務(wù)序列TA0、TB0中相同的工作區(qū)的任務(wù)合并表示為TA1、TB1，定義矩陣TN1、TN2，TN1、TN2表示任務(wù)數(shù)量，用TN1(m)表示TA1(m)的數(shù)量，用TN2(m)表示TB1(m)的數(shù)量，SDA表示TA1的維數(shù)，SDB表示TB1的維數(shù)；所述步驟(4)具體包括：