搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃方法與系統(tǒng)與流程

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前在工業(yè)領(lǐng)域越來越多采用流水線自動化生產(chǎn)，例如現(xiàn)有的汽車流水生產(chǎn)線、飛機(jī)制造流水生產(chǎn)線等。

在工業(yè)生產(chǎn)流水線中，多種類型智能自動化設(shè)備協(xié)調(diào)工作，最終完成整個智能化生產(chǎn)過程。在流水線生產(chǎn)過程中，常常需要智能化的機(jī)器人搬運(yùn)各類原料、半成品以及零件等。

搬運(yùn)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用，節(jié)省大量的人力與時間，提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。然而隨著搬運(yùn)機(jī)器人的廣泛采用，如何合理有效規(guī)劃好搬運(yùn)機(jī)器人的行駛軌跡已經(jīng)成為難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對目前尚無搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃方法的問題，提供一種搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃方法與系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡合理規(guī)劃。

一種搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃方法，包括步驟：

識別工廠內(nèi)相同類型的工位，獲得有效工位；

獲得工廠內(nèi)各有效工位地理位置信息以及工廠內(nèi)可行駛區(qū)域的信息；

獲取所述工廠內(nèi)各個有效工位部件堆放狀態(tài)信息，所述部件堆放狀態(tài)信息包括原料堆放信息以及當(dāng)前有效工位成品堆放信息；

根據(jù)所述各個有效工位部件堆放狀態(tài)信息對各個有效工位進(jìn)行優(yōu)先級排序；

根據(jù)預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)已存在有效工位地理位置信息以及工廠內(nèi)可行駛區(qū)域的信息以及優(yōu)先級排序結(jié)果，生成搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡。

一種搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃系統(tǒng)，包括：

識別模塊，用于識別工廠內(nèi)相同類型的工位，獲得有效工位；

基礎(chǔ)信息獲取模塊，用于獲得工廠內(nèi)各有效工位地理位置信息以及工廠內(nèi)可行駛區(qū)域的信息；

部件堆放信息獲取模塊，用于獲取所述工廠內(nèi)各個有效工位部件堆放狀態(tài)信息，所述部件堆放狀態(tài)信息包括原料堆放信息以及當(dāng)前有效工位成品堆放信息；

優(yōu)先級排序模塊，用于根據(jù)所述各個有效工位部件堆放狀態(tài)信息對各個有效工位進(jìn)行優(yōu)先級排序；

軌跡生成模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)已存在有效工位地理位置信息以及工廠內(nèi)可行駛區(qū)域的信息以及優(yōu)先級排序結(jié)果，生成搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡。

本發(fā)明搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃方法與系統(tǒng)，識別工廠內(nèi)相同類型的工位，獲得有效工位，獲得工廠內(nèi)各有效工位地理位置信息以及工廠內(nèi)可行駛區(qū)域的信息、各個有效工位部件堆放狀態(tài)信息，對各個有效工位進(jìn)行優(yōu)先級排序，根據(jù)有效工位地理位置信息、工廠內(nèi)可行駛區(qū)域的信息以及優(yōu)先級排序結(jié)果，生成搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡。整個過程中，基于各個有效工位部件堆放狀態(tài)信息對各個有效工位進(jìn)行優(yōu)先級排序，并基于有效工位（相同類型工位）的位置信息、工廠可行駛區(qū)域的信息以及優(yōu)先級排序生成運(yùn)動軌跡，能夠?qū)崿F(xiàn)對搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡合理規(guī)劃。

附圖說明

圖1為本發(fā)明搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃方法第一個實(shí)施例的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃方法第二個實(shí)施例的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃系統(tǒng)第一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃系統(tǒng)第二個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃方法，包括步驟：

S100：識別工廠內(nèi)相同類型的工位，獲得有效工位。

工廠內(nèi)工位類型的劃分可以基于行業(yè)準(zhǔn)則來歸類，或者基于實(shí)際應(yīng)用的需要主動將多個工位歸為一類，并且給歸為一類的工位分配相同的類別識別標(biāo)記。例如工廠內(nèi)可以分為沖壓工位、銑削工位以及組裝工位等。不同工位可以設(shè)置不同的搬運(yùn)機(jī)器人來為搬運(yùn)相應(yīng)的原料以及成品，例如針對沖壓工位，對應(yīng)的搬運(yùn)機(jī)器人需要搬運(yùn)沖壓原料（鋼板），并將沖壓工位沖壓好的成品運(yùn)送到下一個制作工位。在這里，針對單個搬運(yùn)機(jī)器人僅對工位類型匹配的工位提供搬運(yùn)服務(wù)，因此，首先需要識別內(nèi)相同類型的工位，這些不同類型的工位作分別作為不同搬運(yùn)機(jī)器人的有效工位。

S200：獲得工廠內(nèi)各有效工位地理位置信息以及工廠內(nèi)可行駛區(qū)域的信息。

有效工位可能分布在不同位置，工廠內(nèi)僅有過道等區(qū)域是允許搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動的，需要了解這些數(shù)據(jù)才便于后續(xù)對搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡進(jìn)行設(shè)定。

S300：獲取所述工廠內(nèi)各個有效工位部件堆放狀態(tài)信息，所述部件堆放狀態(tài)信息包括原料堆放信息以及當(dāng)前有效工位成品堆放信息。

如之前所述有效工位部件堆放主要包括原料以及工位加工之后的成品，需要指出的，原料與成品僅為針對當(dāng)前工位而言的原料與成品，例如針對沖壓工位，其原料為鋼板，其成品為沖壓好的鋼板模型，而針對銑削工位而言，其原料可能為沖壓好的鋼板模型，其成品則為銑削后的精加工后的部件。

S400：根據(jù)所述各個有效工位部件堆放狀態(tài)信息對各個有效工位進(jìn)行優(yōu)先級排序。

一般來說，在流水線生產(chǎn)過程中，每個工位都會允許堆放一定數(shù)量的原料以及加工的成品，當(dāng)工位原料庫存緊張和/或成品積壓過多時，就需要搬運(yùn)機(jī)器人迅速為其服務(wù)，對此補(bǔ)充原料和/或清運(yùn)成品。因此，在生成搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡需要考慮這些因素，根據(jù)各個有效工位部件堆放狀態(tài)信息對各個有效工位進(jìn)行優(yōu)先級排序。具體來說，優(yōu)先級越高對應(yīng)的工位搬運(yùn)機(jī)器人將優(yōu)先對此進(jìn)行搬運(yùn)操作。

更進(jìn)一步來說，步驟S400包括：

步驟一：根據(jù)各個有效工位部件堆放狀態(tài)信息，計算各個有效工位原料堆放與最大原料堆放的比值以及各個有效工位成品堆放與最大成品堆放的比值。

步驟二：以各有效工位對應(yīng)的原料堆放與最大原料堆放的比值由低到高的順序?qū)Ω鱾€有效工位進(jìn)行優(yōu)先級排序，當(dāng)原料堆放與最大原料堆放的比值相等時，以成品堆放與最大成品堆放的比值由高到低的順序?qū)Ω鱾€有效工位進(jìn)行優(yōu)先級排序。

S500：根據(jù)預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)已存在有效工位地理位置信息以及工廠內(nèi)可行駛區(qū)域的信息以及優(yōu)先級排序結(jié)果，生成搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡。

以有效工位地理位置為目的地，根據(jù)工廠內(nèi)可行駛區(qū)域的信息，確定可以行駛的路徑，并根據(jù)步驟S400的優(yōu)先級排序結(jié)果，確定需要優(yōu)先達(dá)到的工位（目的地），最終生成搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡。一般來說，工位對應(yīng)的優(yōu)先級越高搬運(yùn)機(jī)器人需要越優(yōu)先行駛至該工位所在位置，對其進(jìn)行搬運(yùn)服務(wù)。

本發(fā)明搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃方法，識別工廠內(nèi)相同類型的工位，獲得有效工位，獲得工廠內(nèi)各有效工位地理位置信息以及工廠內(nèi)可行駛區(qū)域的信息、各個有效工位部件堆放狀態(tài)信息，對各個有效工位進(jìn)行優(yōu)先級排序，根據(jù)有效工位地理位置信息、工廠內(nèi)可行駛區(qū)域的信息以及優(yōu)先級排序結(jié)果，生成搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡。整個過程中，基于各個有效工位部件堆放狀態(tài)信息對各個有效工位進(jìn)行優(yōu)先級排序，并基于有效工位（相同類型工位）的位置信息、工廠可行駛區(qū)域的信息以及優(yōu)先級排序生成運(yùn)動軌跡，能夠?qū)崿F(xiàn)對搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡合理規(guī)劃。

如圖2所示，在其中一個實(shí)施例中，步驟S500之后還包括：

S600：推送搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡至服務(wù)于所述有效工位類型的搬運(yùn)機(jī)器人。

如之前所述，不同類型的工位為其服務(wù)的搬運(yùn)機(jī)器人相同，因此在獲得針對當(dāng)前工位類型的搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡之后需要推送搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡至服務(wù)于所述有效工位類型的搬運(yùn)機(jī)器人。非必要的，可以采用無線通信方式推送運(yùn)動軌跡數(shù)據(jù)至搬運(yùn)機(jī)器人。

如圖2所示，在其中一個實(shí)施例中，步驟S500之后還包括：

S700：當(dāng)搬運(yùn)機(jī)器人達(dá)到有效工位時，對搬運(yùn)機(jī)器人以及當(dāng)前有效工位之間進(jìn)行相對定位。

搬運(yùn)機(jī)器人在接收到屬于自己的運(yùn)動軌跡之后，開始進(jìn)行工作，行駛到指定有效工位進(jìn)行搬運(yùn)服務(wù)，在進(jìn)行搬運(yùn)服務(wù)過程中，由于需要準(zhǔn)備搬運(yùn)貨物（零件或成品），則需要與當(dāng)前有效工位進(jìn)行相對定位，以使搬運(yùn)機(jī)器人準(zhǔn)確達(dá)到搬運(yùn)位置，開始提供搬運(yùn)服務(wù)。

具體來說，當(dāng)搬運(yùn)機(jī)器人達(dá)到有效工位時，對搬運(yùn)機(jī)器人以及當(dāng)前有效工位之間進(jìn)行相對定位包括步驟：

步驟一：通過預(yù)設(shè)于搬運(yùn)機(jī)器人掃描件掃描預(yù)設(shè)當(dāng)前有效工位的掃描區(qū)域。

步驟二：獲取所述掃描件掃描所述掃描區(qū)域獲得的掃描數(shù)據(jù)。

步驟三：當(dāng)所述掃描數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)掃描數(shù)據(jù)完全一致時，判定搬運(yùn)機(jī)器人與當(dāng)前有效工位相對定位成功。

設(shè)置于搬運(yùn)機(jī)器人上的掃描件掃描設(shè)置于當(dāng)前有效工位的掃描區(qū)域，獲得掃描數(shù)據(jù)，當(dāng)掃描數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)掃描數(shù)據(jù)完全一致時，說明搬運(yùn)機(jī)器人與當(dāng)前有效工位相對定位成功。具體來說，可以在搬運(yùn)機(jī)器人上線預(yù)先設(shè)置好掃描裝置，例如紅外掃碼儀，在工位上預(yù)先設(shè)置掃描區(qū)域，例如條形碼或二維碼等，將搬運(yùn)機(jī)器人與有效工位預(yù)先進(jìn)行相對準(zhǔn)確定位，獲得掃描裝置掃描掃描區(qū)域獲得的數(shù)據(jù)，作為預(yù)設(shè)掃描數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用時，只需當(dāng)所述掃描數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)掃描數(shù)據(jù)完全一致時，說明搬運(yùn)機(jī)器人與當(dāng)前有效工位相對定位成功。

下面將采用實(shí)例說明上述相對準(zhǔn)確定位過程。在實(shí)例中，搬運(yùn)機(jī)器人上設(shè)置有紅外掃碼儀，有效工位上設(shè)置有條形掃描區(qū)域，其設(shè)置的條形碼表征數(shù)字為123456789，人工手動將搬運(yùn)機(jī)器人與有效工位相對準(zhǔn)確定位時，紅外掃碼儀掃描獲得的數(shù)據(jù)為2345678。在正常運(yùn)行過程中，搬運(yùn)機(jī)器人中紅外掃碼儀掃描當(dāng)前有效工位掃描區(qū)域，獲得掃描數(shù)據(jù)，當(dāng)掃描數(shù)據(jù)為12345678時，判定搬運(yùn)機(jī)器人與當(dāng)前有效工位相對定位未成功；當(dāng)掃描數(shù)據(jù)為23456789時，判定搬運(yùn)機(jī)器人與當(dāng)前有效工位相對定位未成功；當(dāng)掃描數(shù)據(jù)為2345678時，判定搬運(yùn)機(jī)器人與當(dāng)前有效工位相對定位成功。

如圖3所示，一種搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃系統(tǒng)，包括：

識別模塊100，用于識別工廠內(nèi)相同類型的工位，獲得有效工位。

基礎(chǔ)信息獲取模塊200，用于獲得工廠內(nèi)各有效工位地理位置信息以及工廠內(nèi)可行駛區(qū)域的信息。

部件堆放信息獲取模塊300，用于獲取所述工廠內(nèi)各個有效工位部件堆放狀態(tài)信息，所述部件堆放狀態(tài)信息包括原料堆放信息以及當(dāng)前有效工位成品堆放信息。

優(yōu)先級排序模塊400，用于根據(jù)所述各個有效工位部件堆放狀態(tài)信息對各個有效工位進(jìn)行優(yōu)先級排序。

軌跡生成模塊500，用于根據(jù)預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)已存在有效工位地理位置信息以及工廠內(nèi)可行駛區(qū)域的信息以及優(yōu)先級排序結(jié)果，生成搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡。

本發(fā)明搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃系統(tǒng)，識別模塊100識別工廠內(nèi)相同類型的工位，獲得有效工位，基礎(chǔ)信息獲取模塊200獲得工廠內(nèi)各有效工位地理位置信息以及工廠內(nèi)可行駛區(qū)域的信息，部件堆放信息獲取模塊300獲得各個有效工位部件堆放狀態(tài)信息，優(yōu)先級排序模塊400對各個有效工位進(jìn)行優(yōu)先級排序，根據(jù)有效工位地理位置信息、工廠內(nèi)可行駛區(qū)域的信息以及優(yōu)先級排序結(jié)果，軌跡生成模塊500生成搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡。整個過程中，基于各個有效工位部件堆放狀態(tài)信息對各個有效工位進(jìn)行優(yōu)先級排序，并基于有效工位（相同類型工位）的位置信息、工廠可行駛區(qū)域的信息以及優(yōu)先級排序生成運(yùn)動軌跡，能夠?qū)崿F(xiàn)對搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡合理規(guī)劃。

在其中一個實(shí)施例中，所述優(yōu)先級排序模塊400包括：

計算單元，用于根據(jù)各個有效工位部件堆放狀態(tài)信息，計算各個有效工位原料堆放與最大原料堆放的比值以及各個有效工位成品堆放與最大成品堆放的比值。

排序單元，用于以各有效工位對應(yīng)的原料堆放與最大原料堆放的比值由低到高的順序?qū)Ω鱾€有效工位進(jìn)行優(yōu)先級排序，當(dāng)原料堆放與最大原料堆放的比值相等時，以成品堆放與最大成品堆放的比值由高到低的順序?qū)Ω鱾€有效工位進(jìn)行優(yōu)先級排序。

如圖4所示，在其中一個實(shí)施例中，搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃系統(tǒng)還包括：

推送模塊600，用于推送搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡至服務(wù)于所述有效工位類型的搬運(yùn)機(jī)器人。

如圖4所示，在其中一個實(shí)施例中，搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃系統(tǒng)還包括：

相對定位模塊700，用于當(dāng)搬運(yùn)機(jī)器人達(dá)到有效工位時，對搬運(yùn)機(jī)器人以及當(dāng)前有效工位之間進(jìn)行相對定位。

在其中一個實(shí)施例中，所述相對定位模塊700包括：

掃描單元，用于通過預(yù)設(shè)于搬運(yùn)機(jī)器人掃描件掃描預(yù)設(shè)當(dāng)前有效工位的掃描區(qū)域。

掃描數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取所述掃描件掃描所述掃描區(qū)域獲得的掃描數(shù)據(jù)。

定位確定單元，用于當(dāng)所述掃描數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)掃描數(shù)據(jù)完全一致時，判定搬運(yùn)機(jī)器人與當(dāng)前有效工位相對定位成功。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。