一种分拣机器人的运动方法

1.本发明涉及智能设备技术领域，具体涉及一种分拣机器人的运动方法。


背景技术：

2.现有的分拣工作通过机器人完成，机器人识别夹持到的物体，并将物体转移到对应的区域储存。而将机器视觉应用到物体的分拣与定位中对提高货物的分拣效率和放置的准确度有很大意义，其能提供对物块的二次定位信息，从而提高抓取与放置货物的准确性。
3.在中国申请号为202110059495.5，公布日为2021.4.30的专利文献公开了一种物流机器人及其抓取方法，包括底盘，旋转装置面、机械臂、机械爪和视觉检测模块；抓取方法包括：扫描二维码信息获取搬运任务；根据搬运任务对机器人运动进行定位；对物块进行识别颜色，根据识别结果先后抓取不同颜色的物块；识别货架下方条形码信息，确定物块放置的货架，完成放置。
4.该物流机器人通过识别的物块的颜色，然后判断物块的色块中心在openmv视觉中的相对位置判断物块所处位置；在识别时没有考虑亮度和色差的影响，若物块的颜色与环境的颜色接近，则不能准确识别物块的位置；从而无法确保货物夹取的可靠性，同时该物流机器人在移动时通过自主规划的路径移动，每次在移动之后都需要计算目前所在位置的坐标并进行移动路径进一步规划，这样计算效率低。


技术实现要素：

5.本发明提供一种分拣机器人的运动方法，在货物上设置色块，增大色块与环境图像的色差，通过色块与环境图像的色差，获取货物的位置；能可靠地夹取货物，在夹取货物后分拣机器人沿直线方向进行纵向移动和横向移动；减少分拣机器人移动所需的空间；先沿坐标系的y轴方向移动，然后再沿坐标系的x轴方向移动，便于主控芯片计算电信号数量更新分拣机器人的坐标；方法简单。
6.为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种分拣机器人的运动方法，通过分拣机器人实现对货物的分拣，分拣机器人包括底盘，在底盘底部设有行走装置；在底盘顶部设有夹取装置，夹取装置上设置有视觉模块，底盘底部设有第一灰度传感器、第二灰度传感器、第三灰度传感器和第四灰度传感器。
7.第一灰度传感器和第二灰度传感器设置在底盘底部的一侧，第三灰度传感器和第四灰度传感器设置在底盘底部的另一侧；所述第一灰度传感器和第三灰度传感器位于底盘的一端，所述第二灰度传感器和第四灰度传感器位于底盘的另一端；第一灰度传感器、第二灰度传感器、第三灰度传感器和第四灰度传感器都与主控芯片信号连接。
8.分拣机器人的运动方法，包括以下步骤：s1、预设网格地图，网格地图的纵向线条和横向线条都设有第一颜色，网格地图的非线条区域设有第二颜色，第一颜色与第二颜色之间具有色差；在网格地图中设置第一目标点和一个以上的第二目标点，第一目标点与取物台对应；一个第二目标点与一个货架对
应；以第一目标点为原点建立坐标系，坐标系的x轴与横向线条对应，坐标系的y轴与纵向线条对应，获取第二目标点的坐标。
9.s2、在货物上设置色块，色块与环境图像之间具有色差；在货物的二维码中预设对应的货架位置数据。
10.s3、分拣机器人移动到第一目标点。
11.s4、通过视觉模块识别当前货物的二维码，获取当前货物待运输对应的货架位置、当前货架对应的第二目标点的坐标；通过视觉模块识别货物的位置；具体的，视觉模块的lab颜色阈值提取器获取色块与环境图像之间的亮度差值色块与环境图像之间的红绿色差值色块与环境图像之间的蓝黄色差值。
12.通过公式计算出色块与环境图像之间的色差；通过色差确定色块在环境图像中位置进而确定货物在环境中位置。
13.s5、旋转装置和多关节机械臂驱动夹手与货物对准，然后夹手夹取当前货物。
14.s6、行走装置驱动分拣机器人沿坐标系的x轴方向移动，第一灰度传感器经过一纵向线条，第一灰度传感器发出电信号到主控芯片；第三灰度传感器经过一纵向线条，第三灰度传感器发出电信号到主控芯片。
15.s7、主控芯片每接收到两个电信号，则判断分拣机器人沿x轴移动了一个单位；然后更新分拣机器人的当前坐标。
16.s8、重复s6-s7，当分拣机器人的x坐标与第二目标点的x坐标相同，然后进行s9。
17.s9、行走装置驱动分拣机器人沿坐标系的y轴方向移动，第二灰度传感器经过一横向线条，第二灰度传感器发出电信号到主控芯片；第四灰度传感器经过一横向线条，第四灰度传感器发出电信号到主控芯片。
18.s10、主控芯片每接收到两个电信号，则判断分拣机器人沿y轴移动了一个单位；然后更新分拣机器人的当前坐标。
19.s11、重复s9-s10，当拣机器人的y坐标与第二目标点的y坐标相同，然后进行s12。
20.s12、旋转装置和多关节机械臂驱动夹手与货架对准，并将货物放置在货架上。
21.s13、若对另一货物进行分拣，则进行s4-s12将另一货物放置在其对应的货架上。
22.以上方法，通过预设网格地图，以第一目标点为原点构建坐标系，定位出不同第二目标点的坐标；从而能得到不同第二目标点分别与第一目标点之间的坐标差值；便于分拣机器人进行移动；同时在网格的线条上设有第一颜色，在非线条区域设有第二颜色；灰度传感器能通过检测光在第一颜色和第二颜色的反射程度，确定分拣机器人坐标。
23.在货物上设置色块，增大色块与环境图像的色差，这样更好的识别货物在环境图像中的位置；避免货物的颜色与环境颜色接近，导致不能在环境图像中识别出货物的情况出现；然后通过lab颜色阈值确定色块与环境图像的色差，通过色块与环境图像之间的亮度差值、红绿色差值以及蓝黄色差值确定色差值，能从亮度差值、红绿色差值以及蓝黄色差值三个颜色的主要体现方面对色差值进行计算，防止亮度变化以及红绿色以及蓝黄色变化对货物位置获取的影响，从而获取货物的位置更加可靠。
24.当夹取货物后，行走装置驱动分拣机器人移动，行走装置的行走轮为麦克纳姆轮，
从而实现分拣机器人沿直线方向进行纵向移动和横向移动；减少分拣机器人移动所需的空间；便于在窄小区域内进行移动。通过灰度传感器通过检测光在第一颜色和第二颜色的反射程度，确定分拣机器人坐标。移动准确率高；同时先沿坐标系的y轴方向移动，然后再沿坐标系的x轴方向移动，便于主控芯片计算电信号数量更新分拣机器人的坐标；方法简单。
25.进一步的，s5中，旋转装置和多关节机械臂驱动夹手与货物对准；包括以下步骤：s5.1、视觉模块将识别到的图像沿水平方向划分为左侧区域、中间区域和右侧区域。
26.s5.2、判断货物是否位于图像的中间区域，若是，则通过多关节机械臂调节夹手的水平高度，使夹手与货物对准；若否，则进行s5.3。
27.s5.3、通过旋转装置驱动夹手旋转，使货物位于图像的中间区域，然后通过多关节机械臂调节夹手的水平高度，使夹手与货物对准。
28.以上方法，将图像划分为左侧区域、中间区域和右侧区域，便于夹手与货物对准；当货物位于图像的左侧区域和右侧区域时，通过旋转装置调整夹手与货物的水平位置；当货物位于图像的中间区域时，通过多关节机械臂调节夹手的高低。
29.进一步的，所述二维码中还设有货物的宽度数据；s5中，夹手夹取货物；具体为：根据货物的宽度数据调节夹手的张开角度；然后将货物夹紧。
30.以上方法，通过预设货物的宽度数据，在识别货物时获取货物的宽度，进而根据货物宽度调节夹手的张开角度；使得夹手的张开角度大于货物的宽度，实现对货物的稳定夹持。
31.进一步的，s13还包括，若对货架上的货物进行整理，则进行s14。
32.s14、若对货架上的货物按体积大小进行整理，则进行s15。
33.s15、分拣机器人通过视觉模块识别货架上所有货物的体积；按体积大小对货架上货物的排序进行调整。
34.以上方法，按体积对货架上的货物进行排序。
35.进一步的，s2中，还包括在货物的二维码中预设货物的重量数据。
36.s14还包括，若对货架上的货物按重量大小进行整理，则进行s16。
37.s16、分拣机器人通过视觉模块识别货架上所有货物的二维码；获取货架上所有货物的重量数据。
38.s17、按重量大小对货架上货物的排序进行调整。
39.以上方法，按重量大小对货架上的货物进行排序。
40.进一步的，夹取装置包括旋转装置和多关节机械臂，多关节机械臂设置在旋转装置上，多关节机械臂的一端设有夹手和视觉模块。
41.以上设置，通过在夹取装置上设置旋转装置方便在使得夹取装置能与获取进行对准操作。
附图说明
42.图1为本发明的流程图。
43.图2为本发明中网格地图的示意图。
44.图3为分拣机器人的示意图。
45.图4为分拣机器人的底部的示意图。
具体实施方式
46.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
47.如图1-4所示；一种分拣机器人的运动方法，通过分拣机器人实现对货物的分拣，分拣机器人包括底盘1，在底盘1底部设有行走装置2，行走装置2的行走轮为麦克纳姆轮；在底盘1顶部设有夹取装置，夹取装置包括旋转装置3和多关节机械臂4，多关节机械臂4设置在旋转装置3上，多关节机械臂4的一端设有夹手5和视觉模块（图中未示出），底盘底部设有第一灰度传感器11、第二灰度传感器12、第三灰度传感器13和第四灰度传感器14。在本实施例中，视觉模块为open mv；行走装置、旋转装置、多关节机械臂、夹手、视觉模块、第一灰度传感器、第二灰度传感器、第三灰度传感器和第四灰度传感器都为现有技术。
48.第一灰度传感器和第二灰度传感器设置在底盘底部的一侧，第三灰度传感器和第四灰度传感器设置在底盘底部的另一侧；所述第一灰度传感器和第三灰度传感器位于底盘的一端，所述第二灰度传感器和第四灰度传感器位于底盘的另一端；第一灰度传感器、第二灰度传感器、第三灰度传感器和第四灰度传感器都与主控芯片信号连接。
49.分拣机器人的运动方法，包括以下步骤：s1、预设网格地图，网格地图的纵向线条和横向线条都设有第一颜色，网格地图的非线条区域设有第二颜色，第一颜色与第二颜色之间具有色差；在网格地图中设置第一目标点和一个以上的第二目标点，第一目标点与取物台对应；一个第二目标点与一个货架对应；以第一目标点为原点建立坐标系，坐标系的x轴与横向线条对应，坐标系的y轴与纵向线条对应，获取第二目标点的坐标。
50.s2、在货物上设置色块，色块与环境图像之间具有色差；在货物的二维码中预设对应的货架位置数据。
51.s3、分拣机器人移动到第一目标点。
52.s4、通过视觉模块识别当前货物的二维码，获取当前货物待运输对应的货架位置、当前货架对应的第二目标点的坐标；通过视觉模块识别货物的位置；具体的，视觉模块的lab颜色阈值提取器获取色块与环境图像之间的亮度差值、色块与环境图像之间的红绿色差值、色块与环境图像之间的蓝黄色差值。
53.通过公式计算出色块与环境图像之间的色差；通过色差确定色块在环境图像中位置进而确定货物在环境中位置。
54.s5、旋转装置和多关节机械臂驱动夹手与货物对准，然后夹手夹取当前货物。
55.s6、行走装置驱动分拣机器人沿坐标系的x轴方向移动，第一灰度传感器经过一纵向线条，第一灰度传感器发出电信号到主控芯片；第三灰度传感器经过一纵向线条，第三灰度传感器发出电信号到主控芯片。
56.s7、主控芯片每接收到两个电信号，则判断分拣机器人沿x轴移动了一个单位；然后更新分拣机器人的当前坐标。
57.s8、重复s6-s7，当分拣机器人的x坐标与第二目标点的x坐标相同，然后进行s9。
58.s9、行走装置驱动分拣机器人沿坐标系的y轴方向移动，第二灰度传感器经过一横
向线条，第二灰度传感器发出电信号到主控芯片；第四灰度传感器经过一横向线条，第四灰度传感器发出电信号到主控芯片。
59.s10、主控芯片每接收到两个电信号，则判断分拣机器人沿y轴移动了一个单位；然后更新分拣机器人的当前坐标。
60.s11、重复s9-s10，当拣机器人的y坐标与第二目标点的y坐标相同，然后进行s12。
61.s12、旋转装置和多关节机械臂驱动夹手与货架对准，并将货物放置在货架上。
62.s13、若对另一货物进行分拣，则进行s4-s12将另一货物放置在其对应的货架上。若对货架上的货物进行整理，则进行s14。
63.s14、若对货架上的货物按体积大小进行整理，则进行s15。若对货架上的货物按重量大小进行整理，则进行s16。
64.s15、分拣机器人通过视觉模块识别货架上所有货物的体积；按体积大小对货架上货物的排序进行调整。
65.s16、分拣机器人通过视觉模块识别货架上所有货物的二维码；获取货架上所有货物的重量数据。
66.s17、按重量大小对货架上货物的排序进行调整。
67.以上方法，通过预设网格地图，以第一目标点为原点构建坐标系，定位出不同第二目标点的坐标；从而能得到不同第二目标点分别与第一目标点之间的坐标差值；便于分拣机器人进行移动；同时在网格的线条上设有第一颜色，在非线条区域设有第二颜色；这样灰度传感器能通过检测光在第一颜色和第二颜色的反射程度，确定分拣机器人坐标。
68.在货物上设置色块，增大色块与环境图像的色差，这样更好的识别货物在环境图像中的位置；避免货物的颜色与环境颜色接近，导致不能在环境图像中识别出货物的情况出现；然后通过lab颜色阈值确定色块与环境图像的色差，通过色块与环境图像之间的亮度差值、红绿色差值以及蓝黄色差值确定色差值，能从亮度差值、红绿色差值以及蓝黄色差值三个颜色的主要体现方面对色差值进行计算，防止亮度变化以及红绿色以及蓝黄色变化对货物位置获取的影响，从而获取货物的位置更加可靠；在本实施例中，色块长度与货物的最大宽度相同；通过色块的边缘识别出货物的边缘；提升进而货物位置识别的准确度。
69.当夹取货物后，行走装置驱动分拣机器人移动，行走装置的行走轮为麦克纳姆轮，从而实现分拣机器人沿直线方向进行纵向移动和横向移动；减少分拣机器人移动所需的空间；便于在窄小区域内进行移动。通过灰度传感器通过检测光在第一颜色和第二颜色的反射程度，确定分拣机器人坐标。移动准确率高；同时先沿坐标系的y轴方向移动，然后再沿坐标系的x轴方向移动，便于主控芯片计算电信号数量更新分拣机器人的坐标；方法简单。
70.同时将货物放置在货架后，还能对货架上货物的位置进行调整；使得货物能按体积大小或重量大小进行排序；在其它实施例中，也也可在二维码中预设货物的价值；然后对货架中货架按价值大小进行排序。在对货物的位置进行调整时，使用s4-s6的方法夹取货物。
71.上述方法中，s5中，旋转装置和多关节机械臂驱动夹手与货物对准；包括以下步骤：s5.1、视觉模块将识别到的图像沿水平方向划分为左侧区域、中间区域和右侧区域。
72.s5.2、判断货物是否位于图像的中间区域，若是，则通过多关节机械臂调节夹手的水平高度，使夹手与货物对准；若否，则进行s5.3。
73.s5.3、通过旋转装置驱动夹手旋转，使货物位于图像的中间区域，然后通过多关节机械臂调节夹手的水平高度，使夹手与货物对准。
74.将图像划分为左侧区域、中间区域和右侧区域，便于夹手与货物对准；当货物位于图像的左侧区域和右侧区域时，通过旋转装置调整夹手与货物的水平位置；当货物位于图像的中间区域时，通过多关节机械臂调节夹手的高低。

技术特征：
1.一种分拣机器人的运动方法，通过分拣机器人实现对货物的分拣，分拣机器人包括底盘，在底盘底部设有行走装置；在底盘顶部设有夹取装置，夹取装置上设置有视觉模块，其特征在于：底盘底部设有第一灰度传感器、第二灰度传感器、第三灰度传感器和第四灰度传感器；第一灰度传感器和第二灰度传感器设置在底盘底部的一侧，第三灰度传感器和第四灰度传感器设置在底盘底部的另一侧；所述第一灰度传感器和第三灰度传感器位于底盘的一端，所述第二灰度传感器和第四灰度传感器位于底盘的另一端；第一灰度传感器、第二灰度传感器、第三灰度传感器和第四灰度传感器都与主控芯片信号连接；分拣机器人的运动方法，包括以下步骤：s1、预设网格地图，网格地图的纵向线条和横向线条都设有第一颜色，网格地图的非线条区域设有第二颜色，第一颜色与第二颜色之间具有色差；在网格地图中设置第一目标点和一个以上的第二目标点，第一目标点与取物台对应；一个第二目标点与一个货架对应；以第一目标点为原点建立坐标系，坐标系的x轴与横向线条对应，坐标系的y轴与纵向线条对应，获取第二目标点的坐标；s2、在货物上设置色块，色块与环境图像之间具有色差；在货物的二维码中预设对应的货架位置数据；s3、分拣机器人移动到第一目标点；s4、通过视觉模块识别当前货物的二维码，获取当前货物待运输对应的货架位置、当前货架对应的第二目标点的坐标；通过视觉模块识别货物的位置；具体的，视觉模块的lab颜色阈值提取器获取色块与环境图像之间的亮度差值、色块与环境图像之间的红绿色差值、色块与环境图像之间的蓝黄色差值；通过公式计算出色块与环境图像之间的色差；通过色差确定色块在环境图像中位置进而确定货物在环境中位置；s5、旋转装置和多关节机械臂驱动夹手与货物对准，然后夹手夹取当前货物；s6、行走装置驱动分拣机器人沿坐标系的x轴方向移动，第一灰度传感器经过一纵向线条，第一灰度传感器发出电信号到主控芯片；第三灰度传感器经过一纵向线条，第三灰度传感器发出电信号到主控芯片；s7、主控芯片每接收到两个电信号，则判断分拣机器人沿x轴移动了一个单位；然后更新分拣机器人的当前坐标；s8、重复s6-s7，当分拣机器人的x坐标与第二目标点的x坐标相同，然后进行s9；s9、行走装置驱动分拣机器人沿坐标系的y轴方向移动，第二灰度传感器经过一横向线条，第二灰度传感器发出电信号到主控芯片；第四灰度传感器经过一横向线条，第四灰度传感器发出电信号到主控芯片；s10、主控芯片每接收到两个电信号，则判断分拣机器人沿y轴移动了一个单位；然后更新分拣机器人的当前坐标；s11、重复s9-s10，当拣机器人的y坐标与第二目标点的y坐标相同，然后进行s12；
s12、旋转装置和多关节机械臂驱动夹手与货架对准，并将货物放置在货架上；s13、若对另一货物进行分拣，则进行s4-s12将另一货物放置在其对应的货架上。2.根据权利要求1所述的一种分拣机器人的运动方法，其特征在于：s5中，旋转装置和多关节机械臂驱动夹手与货物对准；包括以下步骤：s5.1、视觉模块将识别到的图像沿水平方向划分为左侧区域、中间区域和右侧区域；s5.2、判断货物是否位于图像的中间区域，若是，则通过多关节机械臂调节夹手的水平高度，使夹手与货物对准；若否，则进行s5.3；s5.3、通过旋转装置驱动夹手旋转，使货物位于图像的中间区域，然后通过多关节机械臂调节夹手的水平高度，使夹手与货物对准。3.根据权利要求1所述的一种分拣机器人的运动方法，其特征在于：所述二维码中还设有货物的宽度数据；s5中，夹手夹取货物；具体为：根据货物的宽度数据调节夹手的张开角度；然后将货物夹紧。4.根据权利要求1所述的一种分拣机器人的运动方法，其特征在于： s13还包括，若对货架上的货物进行整理，则进行s14；s14、若对货架上的货物按体积大小进行整理，则进行s15；s15、分拣机器人通过视觉模块识别货架上所有货物的体积；按体积大小对货架上货物的排序进行调整。5.根据权利要求4所述的一种分拣机器人的运动方法，其特征在于：s2中，还包括在货物的二维码中预设货物的重量数据；s14还包括，若对货架上的货物按重量大小进行整理，则进行s16；s16、分拣机器人通过视觉模块识别货架上所有货物的二维码；获取货架上所有货物的重量数据；s17、按重量大小对货架上货物的排序进行调整。6.根据权利要求1所述的一种分拣机器人的运动方法，其特征在于：夹取装置包括旋转装置和多关节机械臂，多关节机械臂设置在旋转装置上，多关节机械臂的一端设有夹手和视觉模块。

技术总结
本发明提供一种分拣机器人的运动方法，在货物上设置色块，增大色块与环境图像的色差，通过色块与环境图像的色差，获取货物的位置；夹取货物后分拣机器人沿直线方向进行纵向移动和横向移动；减少分拣机器人移动所需的空间；先沿坐标系的Y轴方向移动，然后再沿坐标系的X轴方向移动，便于主控芯片计算电信号数量更新分拣机器人的坐标；方法简单。方法简单。方法简单。


技术研发人员：缪文南 黄泽钦 冯雯静 周伟明 刘炎龙 黄莉 曹英烈
受保护的技术使用者：广州城市理工学院
技术研发日：2023.08.11
技术公布日：2023/10/8