[發(fā)明專利]一種輪式移動(dòng)智能物流作業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110694240.6
• 申請(qǐng)日: 2021-06-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113199454A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李立軍;張紅軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J5/00
• 分類號(hào): B25J5/00;B25J9/08;B25J19/02;B25J19/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

物流行業(yè)的倉(cāng)儲(chǔ)、分揀、運(yùn)輸任務(wù)越來(lái)越繁重，時(shí)間節(jié)奏越來(lái)越快，傳統(tǒng)的人工或半自動(dòng)化作業(yè)方式，效率低、易出錯(cuò)、人力成本高，急需發(fā)展移動(dòng)速度快、運(yùn)載能力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)靈活的智能物流機(jī)器人。因此，本發(fā)明提供了一種輪式移動(dòng)智能物流作業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，屬于機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，該機(jī)器人系統(tǒng)包括車輪、編碼電機(jī)、車體、控制系統(tǒng)模塊、慣性測(cè)量模塊、鋰電池、單片機(jī)、載物臺(tái)、傳感器支座、深度相機(jī)、廣角單目相機(jī)、激光雷達(dá)、機(jī)械臂、機(jī)械手、支撐腿、超聲波傳感器，以鋰電池作為動(dòng)力源，多傳感器和智能算法共同作用，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)貨物的識(shí)別、定位，機(jī)器人路徑規(guī)劃和自主快速移動(dòng)，貨物的抓取和裝卸，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)器人系統(tǒng)，尤其涉及一種輪式移動(dòng)智能物流作業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，屬于機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)，物流行業(yè)發(fā)展迅速，貨物的倉(cāng)儲(chǔ)、分揀、運(yùn)輸任務(wù)越來(lái)越繁重，時(shí)間節(jié)奏越來(lái)越快。傳統(tǒng)的人工或半自動(dòng)化作業(yè)方式，效率低、易出錯(cuò)、人力成本高，已經(jīng)不能滿足物流運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展需求。輪式移動(dòng)的機(jī)器人，具有移動(dòng)速度快，運(yùn)載能力強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)靈活，而且容易完成貨物的抓取、分揀、運(yùn)輸作業(yè)，因此成為物流行業(yè)中智能制造設(shè)備發(fā)展的重點(diǎn)方向。具有定位、導(dǎo)航、目標(biāo)識(shí)別和物體抓取功能的輪式作業(yè)機(jī)器人，可以滿足物流行業(yè)對(duì)快速、安全、低成本的智能搬運(yùn)裝備的需求，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

1、發(fā)明目的：

本發(fā)明提供一種可以快速自主移動(dòng)，能夠自動(dòng)識(shí)別貨物、定位、抓取和卸載貨物到指定區(qū)域的機(jī)器人系統(tǒng)，可以在倉(cāng)庫(kù)、廠區(qū)等封閉道路環(huán)境下工作。

2、技術(shù)方案：

本發(fā)明一種輪式移動(dòng)智能物流作業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，包括以下部分：車輪、編碼電機(jī)、車體、控制系統(tǒng)模塊、慣性測(cè)量模塊、鋰電池、單片機(jī)、載物臺(tái)、傳感器支座、深度相機(jī)、廣角單目相機(jī)、激光雷達(dá)、機(jī)械臂、機(jī)械手、支撐腿、超聲波傳感器；它們之間的關(guān)系是：車輪承載車體，與其相連的編碼電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪滾動(dòng)，同時(shí)輸出對(duì)應(yīng)的編碼信息，經(jīng)過(guò)處理后的編碼信息作為車體移動(dòng)的里程計(jì)，車體作為各個(gè)元器件的承載體；控制系統(tǒng)模塊作為整個(gè)系統(tǒng)的控制器模塊，負(fù)責(zé)處理深度相機(jī)、廣角單目相機(jī)、激光雷達(dá)采集的數(shù)據(jù)，處理過(guò)后將對(duì)應(yīng)的指令發(fā)送給單片機(jī)；慣性測(cè)量模塊位于車體的質(zhì)心處，作為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的判定器件，同時(shí)輔助修正里程計(jì)信息；鋰電池作為整個(gè)系統(tǒng)的電源模塊，為整個(gè)系統(tǒng)提供電力支撐，單片機(jī)負(fù)責(zé)接收控制系統(tǒng)模塊傳輸過(guò)來(lái)的信息，驅(qū)動(dòng)并解析編碼器電機(jī)傳過(guò)來(lái)的編碼信息，并處理后生成里程計(jì)信息，解析慣性測(cè)量模塊的信息，處理成為機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，同時(shí)將生成的加速度二次積分，通過(guò)卡爾曼濾波融合編碼器信息進(jìn)行里程計(jì)修輔，發(fā)送指令控制數(shù)字舵機(jī)的精確轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)到指定位置，深度相機(jī)需先與機(jī)械臂進(jìn)行標(biāo)定，確定相機(jī)坐標(biāo)系相對(duì)于機(jī)械臂底座的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并將目標(biāo)物轉(zhuǎn)換為深度相機(jī)提供目標(biāo)物的位姿，用于微調(diào)機(jī)器人車體抓取前的位姿，之后用視覺(jué)來(lái)控制抓取；廣角單目相機(jī)主要用來(lái)盡可能的采集外界環(huán)境信息，檢測(cè)是否存在目標(biāo)物；激光雷達(dá)主要用于定位建圖，同時(shí)小車自主探索和移動(dòng)，并且不斷更新地圖；超聲波傳感器為自主移動(dòng)時(shí)避障提供傳感信息，與廣角單目相機(jī)進(jìn)行融合，提供點(diǎn)云的物理信息；支撐腿具有伸縮功能，用于在確定好抓取位姿后，將車體微抬，使車輪不受力，防止在抓取過(guò)程中小車的偏移，抓取完成將目標(biāo)物放置在載物臺(tái)上；如果在進(jìn)行目標(biāo)物搜尋的過(guò)程中已經(jīng)定位到目標(biāo)物需要搬運(yùn)的目的地，則以此為起始點(diǎn)并記錄到已經(jīng)建好的地圖中，開(kāi)始進(jìn)行路徑規(guī)劃，使小車移動(dòng)到搬運(yùn)目的地，如若沒(méi)有發(fā)現(xiàn)目標(biāo)物需要搬運(yùn)的目的地，則繼續(xù)自主搜尋搬運(yùn)目的地，直至找到，之后在目的地卸載目標(biāo)物，在搜尋到目標(biāo)物及搬運(yùn)目的地的時(shí)候?qū)⑦@兩個(gè)位置點(diǎn)信息加到地圖中，便于大批量的搬運(yùn)作業(yè)；

所述車輪為自制件，中間設(shè)有鋼制的軸套，用于安裝車軸，主體結(jié)構(gòu)采用35％質(zhì)量含量的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍或尼龍6或尼龍66材料，使用模壓成型工藝制造，尺寸可以根據(jù)實(shí)際車體的大小來(lái)確定；

所述編碼電機(jī)為市購(gòu)件，采用的是帶有編碼器的GB37-520直流減速電機(jī)，噪音相對(duì)較低，每旋轉(zhuǎn)一周輸出跳變330次，再根據(jù)車輪直徑計(jì)算出運(yùn)行距離，作為里程計(jì)；