本發(fā)明涉及尿素袋運(yùn)輸碼垛，特別是涉及尿素袋雜亂堆疊狀態(tài)下的機(jī)器人協(xié)同分揀碼垛系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的機(jī)器人分揀碼垛方法，對(duì)雜亂堆疊狀態(tài)下的物品識(shí)別準(zhǔn)確性較低，導(dǎo)致分揀過(guò)程中造成抓取不成功或倒塌的問(wèn)題；對(duì)不同類(lèi)型貨物設(shè)置固定的分區(qū)進(jìn)行存儲(chǔ)，不能根據(jù)實(shí)際的訂單情況調(diào)整相應(yīng)存放區(qū)域，導(dǎo)致貨物搬運(yùn)距離長(zhǎng)，出庫(kù)效率低；對(duì)不同貨物采用相同的碼垛方式，忽略了不同貨物碼垛狀態(tài)不同倒塌的風(fēng)險(xiǎn)也不同的情況，導(dǎo)致碼垛的貨物存在倒塌的風(fēng)險(xiǎn)。

2、如公開(kāi)號(hào)cn117755833a的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種智能分揀碼垛機(jī)器人及控制方法，包括：分揀機(jī)構(gòu)、托盤(pán)分配機(jī)構(gòu)、成品輸送機(jī)構(gòu)和機(jī)器人碼垛機(jī)構(gòu)，利用桁架機(jī)械結(jié)構(gòu)和兩套機(jī)械手的組合實(shí)現(xiàn)多自由度運(yùn)行，流程上通過(guò)智能碼垛算法計(jì)算產(chǎn)品揀出后的最短路徑工位，將產(chǎn)品按最優(yōu)路徑根據(jù)不同品規(guī)進(jìn)行智能化分揀碼垛。

3、以上現(xiàn)有技術(shù)存在本背景技術(shù)提出的問(wèn)題，為解決上述問(wèn)題中的至少一個(gè)，本發(fā)明提出了尿素袋雜亂堆疊狀態(tài)下的機(jī)器人協(xié)同分揀碼垛系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的主要目的是提供尿素袋雜亂堆疊狀態(tài)下的機(jī)器人協(xié)同分揀碼垛系統(tǒng)及方法，能夠有效解決背景技術(shù)中的問(wèn)題。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

2、尿素袋雜亂堆疊狀態(tài)下的機(jī)器人協(xié)同分揀碼垛方法，包括：

3、基于預(yù)獲取的尿素袋雜亂堆疊狀態(tài)下圖像數(shù)據(jù)，對(duì)尿素袋的類(lèi)型和姿態(tài)進(jìn)行識(shí)別，得到尿素袋識(shí)別結(jié)果；

4、根據(jù)預(yù)設(shè)的訂單需求和倉(cāng)庫(kù)實(shí)時(shí)庫(kù)存，分析不同類(lèi)別尿素袋的出庫(kù)頻率，為每個(gè)類(lèi)別尿素袋分配相應(yīng)的倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域；

5、根據(jù)所述尿素袋識(shí)別結(jié)果結(jié)合對(duì)應(yīng)的倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域，生成碼垛方案，其中，所述碼垛方案包括碼垛層數(shù)和碼垛順序；

6、基于所述碼垛方案，對(duì)每個(gè)機(jī)器人的工作區(qū)域和分揀動(dòng)作進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人協(xié)同分揀碼垛。

7、具體的，所述基于預(yù)獲取的尿素袋雜亂堆疊狀態(tài)下圖像數(shù)據(jù)，對(duì)尿素袋的類(lèi)型和姿態(tài)進(jìn)行識(shí)別，得到尿素袋識(shí)別結(jié)果，包括：

8、對(duì)預(yù)獲取的尿素袋雜亂堆疊狀態(tài)下圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，得到圖像特征；

9、基于所述圖像特征，通過(guò)預(yù)設(shè)的尿素袋檢測(cè)模型，識(shí)別出每個(gè)尿素袋的位置坐標(biāo)；

10、根據(jù)所述位置坐標(biāo)，生成每個(gè)尿素袋的邊界框；

11、在所述邊界框內(nèi)，通過(guò)預(yù)設(shè)的尿素袋姿態(tài)識(shí)別模型，識(shí)別出每個(gè)尿素袋的類(lèi)型和姿態(tài)，得到尿素袋識(shí)別結(jié)果。

12、具體的，在所述邊界框內(nèi)，通過(guò)預(yù)設(shè)的尿素袋姿態(tài)識(shí)別模型，識(shí)別出每個(gè)尿素袋的類(lèi)型和姿態(tài)，得到尿素袋識(shí)別結(jié)果，包括：

13、在邊界框內(nèi)，提取邊界框的四個(gè)角點(diǎn)，作為關(guān)鍵點(diǎn)；

14、根據(jù)所述關(guān)鍵點(diǎn)的位置坐標(biāo)，計(jì)算每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)向量和平移向量；

15、根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)向量和平移向量，通過(guò)預(yù)設(shè)的尿素袋姿態(tài)識(shí)別模型，計(jì)算出尿素袋的空間姿態(tài)；

16、基于邊界框內(nèi)的圖像特征，通過(guò)預(yù)設(shè)的尿素袋類(lèi)型識(shí)別模型，識(shí)別出每個(gè)尿素袋的類(lèi)型；

17、結(jié)合所述類(lèi)型和空間姿態(tài)，得到尿素袋識(shí)別結(jié)果。

18、具體的，所述根據(jù)預(yù)設(shè)的訂單需求和倉(cāng)庫(kù)實(shí)時(shí)庫(kù)存，分析不同類(lèi)別尿素袋的出庫(kù)頻率，為每個(gè)類(lèi)別尿素袋分配相應(yīng)的倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域，包括：

19、根據(jù)預(yù)設(shè)的訂單需求和倉(cāng)庫(kù)實(shí)時(shí)庫(kù)存，計(jì)算每個(gè)類(lèi)別尿素袋的出庫(kù)頻率；

20、通過(guò)預(yù)設(shè)的動(dòng)態(tài)區(qū)域劃分模型，對(duì)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行區(qū)域劃分，得到多個(gè)位置區(qū)域；

21、根據(jù)每個(gè)位置區(qū)域距離出庫(kù)位置的距離以及與其他區(qū)域之間的距離，計(jì)算每個(gè)位置區(qū)域的優(yōu)先級(jí)；

22、按照所述出庫(kù)頻率結(jié)合每個(gè)位置區(qū)域的優(yōu)先級(jí)，為每個(gè)類(lèi)別尿素袋匹配相應(yīng)的位置區(qū)域；

23、根據(jù)每個(gè)類(lèi)別尿素袋的尺寸和庫(kù)存信息，通過(guò)預(yù)設(shè)的邊界優(yōu)化模型，對(duì)每個(gè)位置區(qū)域邊界進(jìn)行優(yōu)化，得到對(duì)應(yīng)的倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域。

24、具體的，按照所述出庫(kù)頻率結(jié)合每個(gè)位置區(qū)域的優(yōu)先級(jí)，為每個(gè)類(lèi)別尿素袋匹配相應(yīng)的位置區(qū)域，包括：

25、根據(jù)每個(gè)位置區(qū)域的優(yōu)先級(jí)從高到低，對(duì)位置區(qū)域進(jìn)行分層，得到多層位置區(qū)域；

26、基于尿素袋類(lèi)別，在預(yù)設(shè)的尿素袋信息庫(kù)中搜索相應(yīng)尿素袋信息，對(duì)尿素袋進(jìn)行分層，得到多層尿素袋，其中所述多層尿素袋包括易變形尿素袋、高密度尿素袋和特殊尺寸尿素袋；

27、結(jié)合出庫(kù)頻率，通過(guò)預(yù)設(shè)的位置匹配模型，將每層尿素袋匹配到相應(yīng)層級(jí)的位置區(qū)域；

28、在每層位置區(qū)域內(nèi)，根據(jù)每層尿素袋中每一類(lèi)尿素袋的出庫(kù)頻率，對(duì)應(yīng)分配相應(yīng)的位置區(qū)域。

29、具體的，根據(jù)所述尿素袋識(shí)別結(jié)果結(jié)合對(duì)應(yīng)的倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域，生成碼垛方案，其中，所述碼垛方案包括碼垛層數(shù)和碼垛順序，包括：

30、根據(jù)每個(gè)尿素袋對(duì)應(yīng)的層級(jí)類(lèi)型，按照預(yù)設(shè)的碼垛規(guī)則，生成對(duì)應(yīng)的初始碼垛層數(shù)；

31、結(jié)合尿素袋的姿態(tài)和倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域的尺寸，對(duì)所述初始碼垛層數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化碼垛層數(shù)；

32、根據(jù)每個(gè)尿素袋的位置坐標(biāo)和姿態(tài)，每次碼垛選擇距離當(dāng)前倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域最近且姿態(tài)平整的尿素袋，得到碼垛順序；

33、將所述優(yōu)化碼垛層數(shù)和碼垛順序結(jié)合，得到碼垛方案。

34、具體的，基于所述碼垛方案，對(duì)每個(gè)機(jī)器人的工作區(qū)域和分揀動(dòng)作進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人協(xié)同分揀碼垛，包括：

35、根據(jù)碼垛方案，為每個(gè)機(jī)器人實(shí)時(shí)分配相應(yīng)的工作區(qū)域；

36、在機(jī)器人工作過(guò)程中，通過(guò)預(yù)設(shè)的路徑規(guī)劃模型對(duì)機(jī)器人對(duì)應(yīng)機(jī)械臂的移動(dòng)軌跡進(jìn)行規(guī)劃，得到移動(dòng)路徑；

37、根據(jù)尿素袋的姿態(tài)，調(diào)整每個(gè)機(jī)器人的抓取角度和力度，得到分揀動(dòng)作；

38、每個(gè)機(jī)器人按照所述分揀動(dòng)作和移動(dòng)路徑對(duì)所述工作區(qū)域內(nèi)的尿素袋進(jìn)行分揀碼垛，直至完成所有分配到的工作區(qū)域的尿素袋碼垛任務(wù)，實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人協(xié)同分揀碼垛。

39、具體的，所述每個(gè)機(jī)器人之間可以互相通信；所述根據(jù)碼垛方案，為每個(gè)機(jī)器人實(shí)時(shí)分配相應(yīng)的工作區(qū)域，包括：

40、根據(jù)碼垛方案結(jié)合倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域?qū)?yīng)尿素袋的尺寸，通過(guò)預(yù)設(shè)的柵格劃分模型，將倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域劃分為多個(gè)柵格，其中，所述多個(gè)柵格中包括存儲(chǔ)柵格和空閑柵格；

41、每個(gè)機(jī)器人從雜亂堆疊的尿素袋中抓取最上層的尿素袋，根據(jù)抓取的尿素袋類(lèi)型匹配到對(duì)應(yīng)柵格；

42、根據(jù)機(jī)器人移動(dòng)過(guò)程，計(jì)算出將尿素袋放入對(duì)應(yīng)柵格所需的時(shí)間，得到運(yùn)輸時(shí)間；

43、當(dāng)多個(gè)機(jī)器人匹配到同一柵格時(shí)，將對(duì)應(yīng)運(yùn)輸時(shí)間最短的機(jī)器人優(yōu)先級(jí)設(shè)置為最高優(yōu)先級(jí)，最高優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的機(jī)器人優(yōu)先將抓取的尿素袋放置到對(duì)應(yīng)柵格中，其他機(jī)器人將尿素袋放入所述空閑柵格中；

44、每個(gè)機(jī)器人完成一次尿素袋碼垛過(guò)程后，對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)清零，根據(jù)當(dāng)前位置分別計(jì)算到空閑柵格和到雜亂堆疊尿素袋堆進(jìn)行碼垛的收益，得到第一收益和第二收益；

45、根據(jù)所述第一收益和第二收益，選取收益值高對(duì)應(yīng)的區(qū)域作為下次碼垛任務(wù)的工作區(qū)域；

46、重復(fù)動(dòng)態(tài)選取工作區(qū)域的過(guò)程，直至完成所有碼垛任務(wù)。

47、具體的，所述根據(jù)尿素袋的姿態(tài)，調(diào)整每個(gè)機(jī)器人的抓取角度和力度，得到分揀動(dòng)作，包括：

48、根據(jù)尿素袋的姿態(tài)，計(jì)算每個(gè)機(jī)器人的初始抓取角度；

49、根據(jù)尿素袋的重量和材質(zhì)，計(jì)算每個(gè)機(jī)器人的初始抓取力度；

50、結(jié)合所述初始抓取角度和初始抓取力度，對(duì)尿素袋進(jìn)行分揀；

51、在分揀過(guò)程中，結(jié)合尿素袋的實(shí)時(shí)狀態(tài)對(duì)初始抓取角度和初始抓取力度進(jìn)行調(diào)整，得到分揀動(dòng)作。

52、尿素袋雜亂堆疊狀態(tài)下的機(jī)器人協(xié)同分揀碼垛系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)所述的尿素袋雜亂堆疊狀態(tài)下的機(jī)器人協(xié)同分揀碼垛方法，包括：

53、尿素袋識(shí)別模塊，基于預(yù)獲取的尿素袋雜亂堆疊狀態(tài)下圖像數(shù)據(jù)，對(duì)尿素袋的類(lèi)型和姿態(tài)進(jìn)行識(shí)別，得到尿素袋識(shí)別結(jié)果；

54、區(qū)域分配模塊，根據(jù)預(yù)設(shè)的訂單需求和倉(cāng)庫(kù)實(shí)時(shí)庫(kù)存，分析不同類(lèi)別尿素袋的出庫(kù)頻率，為每個(gè)類(lèi)別尿素袋分配相應(yīng)的倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域；

55、碼垛方案生成模塊，根據(jù)所述尿素袋識(shí)別結(jié)果結(jié)合對(duì)應(yīng)的倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域，生成碼垛方案，其中，所述碼垛方案包括碼垛層數(shù)和碼垛順序；

56、機(jī)器人協(xié)同模塊，基于所述碼垛方案，對(duì)每個(gè)機(jī)器人的工作區(qū)域和分揀動(dòng)作進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人協(xié)同分揀碼垛。

57、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序用于實(shí)現(xiàn)上述的尿素袋雜亂堆疊狀態(tài)下的機(jī)器人協(xié)同分揀碼垛方法。

58、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有如下有益效果：

59、本技術(shù)基于識(shí)別出的尿素袋實(shí)時(shí)狀態(tài)，結(jié)合訂單需求，對(duì)每個(gè)尿素袋的倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)分區(qū)，并對(duì)每個(gè)區(qū)域的尿素袋制定相應(yīng)的碼垛方式，提升機(jī)器人碼垛過(guò)程的抓取成功率，通過(guò)動(dòng)態(tài)分區(qū)縮短貨物碼垛和出庫(kù)時(shí)間，提升倉(cāng)庫(kù)的空間利用率；不同機(jī)器人之間協(xié)同分揀，對(duì)每個(gè)機(jī)器人的工作區(qū)域和分揀動(dòng)作進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)器人高效協(xié)同工作，提高貨物運(yùn)輸和碼垛效率。