[發(fā)明專利]基于圖書館動態(tài)空間基礎(chǔ)的圖書高精度抓取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011118068.1
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112318500B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王如意;楊凌;韓冰;趙海洋;陳志軍;梁超
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 徐瑛

1.一種基于圖書館動態(tài)空間基礎(chǔ)的圖書高精度抓取方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，圖書管理后臺檢查圖書配送機(jī)器人，具體包括以下步驟：S11，圖書配送機(jī)器人基本功能檢測：圖書管理后臺給圖書配送機(jī)器人發(fā)送啟動信號，圖書配送機(jī)器人收到啟動信號后向圖書管理后臺發(fā)送第一反饋信號；若5秒內(nèi)圖書管理后臺未收到第一反饋信號，則判定為圖書配送機(jī)器人信號或通電故障，并通知圖書管理員檢查圖書配送機(jī)器人故障；若5秒內(nèi)圖書管理后臺接收到第一反饋信號，則進(jìn)行剩余電量檢查，若剩余電量小于12Ah，則通知圖書管理員電量過低，需要對圖書配送機(jī)器人進(jìn)行充電；若剩余電量大于12Ah，圖書配送機(jī)器人向圖書管理后臺發(fā)送第二反饋信號；

S12，圖書配送機(jī)器人運(yùn)動參數(shù)校準(zhǔn)：配送機(jī)器人向前/向后移動3秒，通過車輪處角位移傳感器記錄配送機(jī)器人直線前進(jìn)/后退運(yùn)動的角位移；將記錄的角位移與預(yù)設(shè)的配送機(jī)器人直線運(yùn)動3秒的角位移進(jìn)行對比，如果差值大于0.1％，則通知圖書管理員配送機(jī)器人故障；如果差值小于0.1％，配送機(jī)器人向圖書管理后臺發(fā)送第三反饋信號；

S13，圖書配送機(jī)器人的機(jī)械臂運(yùn)動參數(shù)校準(zhǔn)：機(jī)械臂直線運(yùn)動2秒，通過在機(jī)械臂直線電機(jī)處布置的線位移傳感器記錄機(jī)械臂直線運(yùn)動的線位移；將記錄的線位移與預(yù)設(shè)的機(jī)械臂直線運(yùn)動2秒的線位移進(jìn)行對比，如果差值大于0.1％，則通知圖書管理員機(jī)械臂故障；如果差值小于0.1％，則執(zhí)行機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動1秒，通過在機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)電機(jī)處布置的角位移傳感器記錄機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的角位移；將記錄的角位移與預(yù)設(shè)的機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動1秒的角位移進(jìn)行對比，如果差值大于0.1％，則通知圖書管理員機(jī)械臂故障；如果差值小于0.1％，配送機(jī)器人向圖書管理后臺發(fā)送第四反饋信號；

S2，圖書配送機(jī)器人移動至初始位置待機(jī)；

S3，圖書管理后臺收集訂單信息，并將訂單信息發(fā)送給圖書配送機(jī)器人；所述訂單信息包括：用戶賬號、圖書編號、圖書標(biāo)識碼、存取書架位置編號；所述圖書信息包括：圖書編號、圖書厚度、圖書對應(yīng)的書架編號及其位置、圖書在書架上對應(yīng)的定位模塊編號；

S4，圖書配送機(jī)器人根據(jù)訂單信息進(jìn)行路徑規(guī)劃；

S5，圖書配送機(jī)器人根據(jù)規(guī)劃的路徑移動至指定書架，執(zhí)行三級定位程序；所述書架為智能書架，所述智能書架包括書架初始位置的定位標(biāo)識條、圖書信息模塊和信號接發(fā)器；

所述書架初始位置的定位標(biāo)識條貼在書架前地面的固定位置，通過車底攝像頭掃描識別；

所述圖書信息模塊包括條形碼和激光發(fā)射器，布置在書架的擱板處，與圖書一一對應(yīng)；

所述條形碼粘貼在圖書信息模塊中間，通過機(jī)械手?jǐn)z像頭掃描后可以讀取出圖書標(biāo)識碼；

所述激光發(fā)射器包括第一激光發(fā)射器、第二激光發(fā)射器和第三激光發(fā)射器，其發(fā)射出的激光頻率固定且互不相同，與上述激光接收器一一對應(yīng)；第一激光發(fā)射器對應(yīng)第一激光接收器；第二激光發(fā)射器對應(yīng)第二激光接收器；第三激光發(fā)射器對應(yīng)第三激光接收器；

所述智能書架上還貼有高度標(biāo)識條和朝向標(biāo)識條；

所述朝向標(biāo)識條布置在書架初始位置處，縱向排布在書架上，用以通過機(jī)械臂末端的攝像頭掃描朝向標(biāo)識條確定機(jī)械臂朝向；

所述高度標(biāo)識條布置在書架初始位置處，每層擱板上都有布置，用以通過機(jī)械臂末端的攝像頭掃描高度標(biāo)識條以確定機(jī)械臂高度；

所述三級定位程序包括：

一級定位流程：圖書配送機(jī)器人按照預(yù)定路徑行駛至待抓取圖書對應(yīng)的書架前，通過設(shè)置在圖書配送機(jī)器人底部的攝像頭掃描設(shè)置在書架前方地面的書架定位標(biāo)識條，若攝像頭當(dāng)前視野內(nèi)未掃描到書架定位標(biāo)識條，配送機(jī)器人按照“回”字形外擴(kuò)路徑運(yùn)動，直到掃描到書架定位標(biāo)識條；

二級定位流程：圖書配送機(jī)器人的機(jī)械臂轉(zhuǎn)至預(yù)設(shè)朝向，通過機(jī)械臂末端的攝像頭掃描正前方位于書架上的朝向標(biāo)識條，如果視野內(nèi)未掃描到朝向標(biāo)識條，機(jī)械臂逐步逆時針轉(zhuǎn)動，直到掃描到朝向標(biāo)識條；機(jī)械臂再根據(jù)圖書所在書架層數(shù)抬升至預(yù)設(shè)層數(shù)高度，再通過機(jī)械臂末端的攝像頭掃描書架上的高度定位標(biāo)識條，如果視野內(nèi)未掃描到高度定位標(biāo)識條，機(jī)械臂以現(xiàn)高度為原點(diǎn)上下移動，并逐步擴(kuò)大移動范圍，直到掃描到高度定位標(biāo)識條；

三級定位流程：通過機(jī)械臂末端的攝像頭掃描書架上的條形碼，獲取條形碼內(nèi)存儲的圖書標(biāo)識碼，對比獲取的圖書標(biāo)識碼與待抓取圖書標(biāo)識碼是否一致，若不一致，圖書配送機(jī)器人橫向移動5cm后再重新掃描并對比，直到掃描獲取的圖書標(biāo)識碼與待抓取圖書的標(biāo)識碼一致；圖書配送機(jī)器人發(fā)送第六反饋信號給待抓取圖書所在書架，書架收到信息后，啟動書架上待抓取圖書對應(yīng)的圖書定位模塊上的3個激光發(fā)射器，檢測機(jī)械臂末端的三個信號接收器是否接收到任一對應(yīng)的激光信號，若沒有接收到任一對應(yīng)的激光信號，則機(jī)械臂按照“回”字形外擴(kuò)路徑運(yùn)動，直到接收到任一對應(yīng)的激光信號；再檢測機(jī)械臂末端的三個信號接收器是否均接收到對應(yīng)的激光信號，若沒有，則機(jī)械臂末端順時針/逆時針旋轉(zhuǎn)，直到機(jī)械臂末端的三個信號接收器均接收到對應(yīng)的激光信號；

S6，圖書配送機(jī)器人執(zhí)行機(jī)械手抓取圖書程序，并將抓取的圖書存放至圖書配送機(jī)器人自帶的暫存書架上；

S7，判斷是否完成所有訂單，若未完成所有訂單，則返回步驟S5，執(zhí)行下一圖書的抓取任務(wù)；若已完成所有訂單，則返回步驟S2，等待接收新的訂單信息。