[發明專利]一種基于數字孿生技術的智能碼垛方法

有效

• 申請號: 202110535363.5
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113183156B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 魏麗軍;劉婷;劉強;邱堅;嚴都喜
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B65G57/00;G06F30/20
• 代理公司: 佛山市禾才知識產權代理有限公司 44379
• 代理人: 朱培祺;單蘊倩

1.一種基于數字孿生技術的智能碼垛方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟A，搭建與真實場景一致的仿真模型，采集貨物規格信息，輸入至仿真模型中；

步驟B，當待擺放的貨物放置在托盤內的一個位置時，依據待擺放的貨物與周圍貨物的高度差以及浪費的空間對該位置進行評價并得出對應的評價值，其中浪費的空間為待擺放的貨物放置后與周圍貨物和托盤之間的間隙，評價值與高度差及浪費的空間均負相關；

步驟C，計算不同位置的評價值，在仿真模型中選取評價值最高的位置放置貨物，在真實場景中按照同樣的方式放置貨物；

其中步驟B還包括將托盤平面分割為n×n的網格空間，每個網格用(i，j)表示其在托盤平面內的位置，貨物層疊碼垛至網格空間內；

所述評價值通過如下公式計算評價：

F＝-α₁G_var+α₂G_high+α₃G_flush-α₄G_waste-α₅(i+j)-α₆h_i，j

G_var表示待放置貨物放在托盤上的一個位置后，該貨物與其周圍貨物的高度差的絕對值之和；若貨物至少有一邊與托盤的邊緣對齊，則G_var＝0；

G_high表示待放置貨物放在托盤上的一個位置后，高于該貨物的相鄰貨物占據的網格數量；

G_flush表示待放置貨物放在托盤上的一個位置后，和該貨物等高的相鄰貨物占據的網格數量；

G_waste表示一個貨物放置在托盤上后所浪費的空間；

h_i，j表示(i，j)網格已放置貨物的高度。

2.根據權利要求1所述的一種基于數字孿生技術的智能碼垛方法，其特征在于：

若托盤內沒有貨物，則選取托盤的任一頂角位置作為放置點，且設置該放置點為原點并建立坐標系，以托盤平面為底、托盤最大擺放高度為高的立方體的六個面作為擺放邊界；

若托盤內已有貨物，則按照如下步驟選擇放置點：

步驟M1，選取同時與在先貨物以及擺放邊界相鄰的位置作為第一候選點；選取同時與兩個擺放邊界相鄰的位置作為第二候選點；

步驟M2，判斷若干第一候選點和第二候選點是否可以完全容納待放置貨物，若可以完全容納待放置貨物，則計算該位置的評價值。

3.根據權利要求1所述的一種基于數字孿生技術的智能碼垛方法，其特征在于：貨物占據的網格數量向上取整。

4.根據權利要求2所述的一種基于數字孿生技術的智能碼垛方法，其特征在于：計算貨物支撐率β，其中β＝待放置貨物下底面與下方貨物的接觸面積/待放置貨物下底面面積；若β≥80％，則將貨物放置到該位置，否則舍棄該位置。

5.根據權利要求1所述的一種基于數字孿生技術的智能碼垛方法，其特征在于：在碼放貨物時還包括規避障礙物的判斷，若機械臂在碼放貨物時，路徑上存在障礙物，則選取障礙物的上方或側面重新規劃軌跡，并在規劃的軌跡上隨機取點，使用多項式插值法求取軌跡最佳擬合線，再利用逆運動學求解關節角，選出合適的機械臂運動軌跡。