CN109911482B - 一种智能无人仓库系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能无人仓库系统及其控制方法，本发明可以真正满足无人仓库的操作需求，除了仓库进货和向数据库中输入货物属性信息需要人工之外，在实施时，无人仓库系统从接收到订单到将货物收集输出给顾客，全部为自动化操作。本发明通过算法实现货物在收集箱内的最优堆放，通过自动化的托盘实现了货物的取放，通过自动化的机械手实现了将货物堆放在收集箱内。本发明方法可以应用于大型自动贩卖机、无人货架、自动化仓库等领域，节省人力、提高工作效率并充分利用收集容器的空间。综上所述，本发明具有上述诸多的优点及使用价值，产生了较好的使用效果，并具有广泛的产业价值。
Description
技术领域
本发明涉及自动化仓库系统技术领域。
背景技术
随着社会的发展，以及人们生活水平的提高，极大促进了仓库行业的发展。目前的仓库一般提供预先划分好的面积、收集箱或货架等存储方式，并且提供长期或短期的存储时间，因此仓库入库的流动率高，对于货物入库的操作要求非常高。
现阶段的人工值守仓库，在进行货物出入库时，利用人工对货物进行堆放和提取，需要根据入库的货物信息以及收集箱容量来确定货物堆放的具体位置，才可出入库，因此出入库的效率非常低，不足以支持现今高出入库率的仓库存储业务。其次，为了提高出入库的效率，以足够支持仓库存储的业务，必须增加参与仓库出入库的工作人员，无疑会增加业务的成本。使用人工去堆放和提取货物，工作效率低下，并且难以充分利用收集箱的空间，导致其货物入库的利用率低。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种智能无人仓库系统及其控制方法，可实现货物在收集箱内的最优堆放，利用自动化的货物托盘实现了货物的取放，采用自动化的机械手实现了将货物堆放在收集箱内。本发明可应用于大型自动贩卖机、无人货架、自动化仓库等领域，节省人力、提高工作效率并充分利用收集箱的空间。
本发明为解决其问题所采用的技术方案是：
第一方面，本发明提供了一种智能无人仓库系统，包括仓库主体，所述仓库主体由调度系统控制，所述仓库主体包括多个货架、货物传送装置、机械手和收集箱，
所述调度系统接收用户订单，并根据订单内的货物属性和收集箱容量对订单内货物进行最优堆放的规划，通过计算确定将所有货物输出需要收集箱的次数，并按照每次收集箱输出的货物对订单进行分单处理并排序；
所述货架是多层结构，所述货架上的货物的提取和运输依赖于所述货物传送装置，所述货架的每一层都设置有待取区域；
所述货物传送装置设置有货物托盘和传送轨道，所述货物托盘行走在传送轨道上，所述货物托盘根据所述调度系统已确定的货物顺序依次从货物底部托起货物，并通过传送轨道运送到待取区域；
所述机械手上设置有视觉识别器，每当有货物到达所述待取区域，所述机械手便抓取货物并通过视觉识别器识别货物的形态，并判断在摆放到收集箱内前是否需要旋转，这是由于机械手抓取货物时的货物的朝向与由调度系统决定的货物堆放在收集箱中的朝向不一定相同，因此机械手需要对货物进行旋转，以选取最佳朝向。
所述收集箱装满后输出给顾客提取直到收集箱内的货物全部输出为止。
进一步地，所述货架按照订单里每种货物的数量将对应数量的货物推出至货物托盘上，随后货物托盘将货物托起并移动至待取区域。
进一步地，所述货物由人工摆放到货架上时正面朝上并由人工将货物属性输入仓库系统数据库中，所述货物属性包括货物形状、货物耐压度和在货架上的摆放坐标。
进一步地，所述货物传送装置设有一个货物托盘，所述货物托盘可沿传送轨道在货架的每一层之间进行移动。
进一步地，所述货架有三个，三个货架之间相互间隔且平行排列，三个货架从左至右依次为第一货架、第二货架和第三货架，第一货架和第三货架为单面货架，第二货架为双面货架。
进一步地，所述传送轨道的层数与货架的层数相同，所述待取区域设置在每层传送轨道上面向机械手的一端。
进一步地，所述待取区域设置有一个收集筐，所述货物托盘将货物运送到待取区域，所述货物托盘倾斜使得所述货物托盘上的货物落入收集筐中等待机械手的抓取。
进一步地，所述机械手的数量为一个，每当有货物被运送到待取区域时，所述机械手就对货物进行抓取并摆放在收集箱内的相应位置。
进一步地，所述视觉识别器设置在机械手的关节处，所述机械手可360度旋转。
第二方面，本发明还提出了一种基于如上所述的智能无人仓库系统的控制方法，包括以下步骤，
调度系统将接收到的用户订单进行处理，并根据订单中具体货物属性对订单内具体货物进行最优堆放的规划，通过计算确定将所有货物输出需要收集箱的次数，并按照每次收集箱输出的货物对订单进行分单处理并排序；
货物传送装置上的货物托盘按照排序好的订单，依次将订单中的货物运送到货架的待取区域；
每当有货物到达待取区域，机械手便抓取货物并通过视觉识别器识别货物的形态，并判断在摆放到收集箱内时是否需要旋转；
收集箱每装满一箱就输出给顾客提取直到所有货物全部输出。
本发明的有益效果是：本发明采用的一种智能无人仓库系统及其控制方法，智能无人仓库系统包括多个货架、货物传送装置、机械手和收集箱，整个智能无人仓库受调度系统控制，调度系统将接收到的用户订单进行处理，并根据订单中具体货物属性对订单内具体货物进行最优堆放的规划，通过计算确定将所有货物输出需要收集箱的次数，并按照每次收集箱输出的货物对订单进行分单处理并排序；调度系统对订单的分单防止收集箱的货物溢出；货物传送装置接收调度系统的指令，按照重新排序的订单，并根据货物在货架上的坐标，对目标货物进行收集传送到每层货架的待取区域；机械手抓取位于每层货架待取区域的货物，机械手设置有视觉识别器，对抓取的货物状态进行识别，并将当前货物摆放到收集箱的合适位置，以达到收集箱的最优利用率并防止货物损坏。本发明可实现货物在收集箱内的最优堆放，通过自动化的托盘实现了货物的取放，采用自动化的机械手实现了将货物堆放在收集箱内。本发明可以应用于大型自动贩卖机、无人货架、自动化仓库等领域，节省人力、提高工作效率并充分利用收集容器的空间。
附图说明
图1为本发明一个实施例所提供的智能无人仓库系统控制方法的流程图。
具体实施方式
随着社会的发展，以及人们生活水平的提高，极大促进了仓库行业的发展。目前的仓库一般提供预先划分好的面积、收集箱或货架等存储方式，并且提供长期或短期的存储时间，因此仓库入库的流动率高，对于货物入库的操作要求非常高。
现阶段的人工值守仓库，在进行货物出入库时，利用人工对货物进行堆放和提取，需要根据入库的货物信息以及收集箱容量来确定货物堆放的具体位置，才可出入库，因此出入库的效率非常低，不足以支持现今高出入库率的仓库存储业务。其次，为了提高出入库的效率，以足够支持仓库存储的业务，必须增加参与仓库出入库的工作人员，无疑会增加业务的成本。使用人工去堆放和提取货物，工作效率低下，并且难以充分利用收集箱的空间，导致其货物入库的利用率低。
基于以上，发明人考虑采用无人仓库解决上述问题，由于无人仓库的整个工作流程是没有人工操作的，而且不同顾客点单时所选择的货品种类、数量都是不同的，这时仓库系统就要对订单进行处理并对货品进行提取和收集(例如订单内货品经过最优堆放还是会超出收集箱容量，这时就需要对订单进行分单处理；然后确定分好的订单里货品的收集顺序，使无人货架里的取货托盘行走距离最短)。
无人仓库使用机械手取货并放入收集箱，为了使收集箱里的空间得到充分利用就需要对收集箱内的堆放布局进行优化。
仓库系统收到的订单内有每件货品的属性，包括货品的三边长、耐压度、易碎度等(这些属性在货品摆上货架之后就人工录入货架系统数据库)，系统根据订单内的货品属性，根据算法得到收集箱内的最优堆放布局以及堆放顺序，最终机械手根据堆放顺序依次抓取货品并将其放置到其已被规划好的位置。
此类无人仓库要求对货品的规格进行范围限制(不在范围内的货品可以进行改造再放入货架)，以便收集托盘和机械手的尺寸适用于仓库内所有货品。
基于此，本发明的目的在于提供一种智能无人仓库系统，整个智能无人仓库受调度系统控制；智能无人仓库包括多个货架、货物传送装置、取货机械手和货物收集箱；调度系统接收用户订单，并根据所述订单内的货物属性和收集箱容量对订单内货物进行堆放的最优规划，实现所述收集箱容量的利用率最高，并进行分单和排序；货架是多层结构，货架的每一次都放置有货物，货架上的货物的提取和运输依赖于货物传送装置，货架的每层都有设置好的待取区域；货物传送装置设置有货物托盘，货物托盘行走在多层传送轨道，所述货物托盘根据调度系统已确定的货物顺序依次从货物底部托起货物，并通过传送轨道运送到所述的待取区域；货物在待取区域被机械手抓取；机械手上设置有视觉识别器，对所抓取的货物形态进行识别，判断再将货物放置到安排好的位置前是否需要旋转货物。基于上述智能无人仓库系统的控制方法包括以下步骤：调度系统将接收到的用户订单进行处理，并根据订单中具体货物属性对订单内具体货物进行最优堆放的规划，通过计算确定将所有货物输出需要收集箱的次数，并按照每次收集箱输出的货物对订单进行分单处理并排序，货物属性包括货物形状(三边长)、耐压度、货架上的摆放坐标等；通过计算确定将所有货物输出需要收集箱的次数，并按照每次收集箱输出的货物对订单进行分单处理并排序；货物传送装置上的托盘按照排序好的订单，依次将订单中的货物运送到货架的待取区域；每当有货物到达待取区域，机械手便抓取货物并通过视觉识别器识别货物的形态，并判断在摆放到收集箱内时是否需要旋转；每装满一箱就将所述收集箱输出给顾客提取直到所有货物全部输出。
下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
本发明的一个实施例提供了一种智能无人仓库系统，包括仓库主体，仓库主体由调度系统控制，仓库主体包括多个货架、货物传送装置、机械手和收集箱，
调度系统接收用户订单，并根据订单内的货物属性和收集箱容量对订单内货物进行最优堆放的规划，通过计算确定将所有货物输出需要收集箱的次数，并按照每次收集箱输出的货物对订单进行分单处理并排序；
货架是多层结构，货架上的货物的提取和运输依赖于货物传送装置，货架的每一层都设置有待取区域；
货物传送装置设置有货物托盘和传送轨道，货物托盘行走在传送轨道上，货物托盘根据所述调度系统已确定的货物顺序依次从货物底部托起货物，并通过传送轨道运送到待取区域；
机械手上设置有视觉识别器，每当有货物到达待取区域，所述机械手便抓取货物并通过视觉识别器识别货物的形态，并判断在摆放到收集箱内前是否需要旋转，这是由于机械手抓取货物时的货物的朝向与由调度系统决定的货物堆放在收集箱中的朝向不一定相同，因此所述机械手需要对货物进行旋转，以选取最佳朝向。
收集箱装满后输出给顾客提取直到收集箱内的货物全部输出为止。
本发明的另一实施例还提供了一种智能无人仓库系统，其中，货架按照订单里每种货物的数量，将对应数量的货物推出至传送托盘上，随后传送托盘将货物托起并移动至待取区域。
本发明的另一实施例还提供了一种智能无人仓库系统，其中，货物由人工摆放到货架上时正面朝上并由人工将货物属性输入仓库系统数据库中，货物属性包括货物形状(三边长)、货物耐压度和在货架上的摆放坐标等。
本发明的另一实施例还提供了一种智能无人仓库系统，其中，货物传送装置设有一个货物托盘，所述货物托盘可沿传送轨道在货架的每一层之间进行移动。
本发明的另一实施例还提供了一种智能无人仓库系统，其中，货架有三个，三个货架竖直平行排列，三个货架从左至右依次为第一货架、第二货架和第三货架，第一货架和第三货架为单面货架，第二货架为双面货架，三个货架层数相同，且货架间有一定距离，其中设置有货物传送装置。
本发明的另一实施例还提供了一种智能无人仓库系统，其中，传送轨道的层数与货架的层数相同，待取区域设置在每层传送轨道上面向机械手的一端。
本发明的另一实施例还提供了一种智能无人仓库系统，其中，待取区域设置有一个收集筐，所述货物托盘将货物运送到待取区域，所述货物托盘倾斜使得所述货物托盘上的货物落入收集筐中等待机械手的抓取。
本发明的另一实施例还提供了一种智能无人仓库系统，其中，机械手的数量为一个，每当有货物被运送到待取区域时，机械手就对货物进行抓取并摆放在收集箱内的相应位置。
本发明的另一实施例还提供了一种智能无人仓库系统，其中，视觉识别器设置在机械手的关节处，机械手可360度旋转。
如图1所示，本发明还提供了一种基于上述智能无人仓库系统的控制方法，包括如下步骤：
1)调度系统将接收到的用户订单进行处理，并根据订单中具体货物属性对订单内具体货物进行最优堆放的规划，货物属性包括货物形状(三边长)、耐压度、货架上的摆放坐标等，调度系统通过计算确定将所有货物输出需要收集箱的次数，并按照每次收集箱输出的货物对订单进行分单处理并排序；
2)货物传送装置上的货物托盘按照排序好的订单，依次将订单中的货物运送到货架的待取区域；
3)每当有货物到达待取区域，机械手便抓取货物并通过视觉识别器识别货物的形态并判断在摆放到收集箱内时是否需要旋转；
4)每装满一箱就将收集箱输出给顾客提取直到所有货物全部输出。
具体实施时，首先由人工在货架上摆放好货物，并将货物属性输入系统数据库。系统收到顾客的订单后，通过算法对订单进行排序和分单。然后传送托盘按照订单里的货物顺序，沿着传送轨道运行到相应货物的位置旁，货架将订单中相应数量的货物推出到货物托盘上，随后货物托盘继续沿着传送轨道将货物运送至待取区域的收集筐中。随后机械手到相应的已有货物的待取区域抓取货物，机械手上的视觉识别器对货物形态进行识别，根绝当前收集箱里的布局和货物被抓取时的形态判断是否需要进行旋转。
本发明可以真正满足无人仓库的操作需求，除了仓库进货和向数据库中输入货物属性信息需要人工之外，在实施时，无人仓库系统从接收到订单到将货物收集输出给顾客，全部为自动化操作。本发明通过算法实现货物在收集箱内的最优堆放，通过自动化的托盘实现了货物的取放，通过自动化的机械手实现了将货物堆放在收集箱内。本发明方法可以应用于大型自动贩卖机、无人货架、自动化仓库等领域，节省人力、提高工作效率并充分利用收集容器的空间。综上所述，本发明具有上述诸多的优点及使用价值，产生了较好的使用效果，并具有广泛的产业价值。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种智能无人仓库系统，其特征在于：包括仓库主体，所述仓库主体由调度系统控制，所述仓库主体包括多个货架、货物传送装置、机械手和收集箱，
所述调度系统接收用户订单，并根据订单内的货物属性和收集箱容量对订单内货物进行最优堆放的规划，通过计算确定将所有货物输出需要收集箱的次数，并按照每次收集箱输出的货物对订单进行分单处理并排序；
所述货架是多层结构，所述货架上的货物的提取和运输依赖于所述货物传送装置，所述货架的每一层都设置有待取区域；
所述货物传送装置设置有货物托盘和传送轨道，所述货物托盘行走在传送轨道上，所述货物托盘根据所述调度系统已确定的货物顺序依次从货物底部托起货物，并通过传送轨道运送到待取区域；
所述机械手上设置有视觉识别器，每当有货物到达所述待取区域，所述机械手便抓取货物并通过视觉识别器识别货物的形态，并判断在摆放到收集箱内前是否需要旋转；
所述收集箱装满后输出给顾客提取直到收集箱内的货物全部输出为止。
2.根据权利要求1所述的一种智能无人仓库系统，其特征在于：所述货架按照订单里每种货物的数量将对应数量的货物推出至货物托盘上，随后货物托盘将货物托起并移动至待取区域。
3.根据权利要求1所述的一种智能无人仓库系统，其特征在于：所述货物由人工摆放到货架上时正面朝上并由人工将货物属性输入仓库系统数据库中，所述货物属性包括货物形状、货物耐压度和在货架上的摆放坐标。
4.根据权利要求1所述的一种智能无人仓库系统，其特征在于：所述货物传送装置设有一个货物托盘，所述货物托盘可沿传送轨道在货架的每一层之间进行移动。
5.根据权利要求1所述的一种智能无人仓库系统，其特征在于：所述货架有三个，三个货架之间相互间隔且平行排列，三个货架从左至右依次为第一货架、第二货架和第三货架，第一货架和第三货架为单面货架，第二货架为双面货架。
6.根据权利要求1所述的一种智能无人仓库系统，其特征在于：所述传送轨道的层数与货架的层数相同，所述待取区域设置在每层传送轨道上面向机械手的一端。
7.根据权利要求1所述的一种智能无人仓库系统，其特征在于：所述待取区域设置有一个收集筐，所述货物托盘将货物运送到待取区域，所述货物托盘倾斜使得所述货物托盘上的货物落入收集筐中等待机械手的抓取。
8.根据权利要求1所述的一种智能无人仓库系统，其特征在于：所述机械手的数量为一个，每当有货物被运送到待取区域时，所述机械手就对货物进行抓取并摆放在收集箱内的相应位置。
9.根据权利要求1所述的一种智能无人仓库系统，其特征在于：所述视觉识别器设置在机械手的关节处，所述机械手可360度旋转。
10.一种基于上述权利要求1-9任一所述的智能无人仓库系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，
调度系统将接收到的用户订单进行处理，根据订单中货物属性对订单内货物进行最优堆放的规划，通过计算确定将所有货物输出需要收集箱的次数，并按照每次收集箱输出的货物对订单进行分单处理并排序；
货物传送装置上的货物托盘按照排序好的订单，依次将订单中的货物运送到货架的待取区域；
每当有货物到达待取区域，机械手便抓取货物并通过视觉识别器识别货物的形态，并判断在摆放到收集箱内时是否需要旋转；
收集箱每装满一箱就输出给顾客提取直到所有货物全部输出。
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