CN207440616U - 一种现代物流移动机器人自主控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种现代物流移动机器人自主控制系统，属于物流机器人技术领域。包括物流移动机器人、摄像机、红外传感器、倾角传感器、单片机、计算机、图像采集卡、无线传感器网络节点，图像采集卡获取摄像机采集的图像信息，交由计算机处理。红外传感器和倾角传感器对环境进行感知，单片机获取红外传感器和倾角传感器数据后通过通讯模块发送到计算机。无线传感器网络节点的数量为若干个且配置在每个物流移动机器人及其周围的工作环境中，计算机与若干个无线传感器网络节点连接，形成无线传感器网络。通过上述模块之间的配合，实现移动机器人精确灵活的自主控制。

Description

一种现代物流移动机器人自主控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种现代物流移动机器人自主控制系统，属于物流机器人技术领域。

背景技术

随着电子商务近年来突飞猛进的发展，物流配送逐渐成为电子商务的核心要素。由于需要协调与调度的资源数量和种类众多，给仓储物流中心的运作管理带来了前所未有的挑战。根据相关调查，传统模式的仓库中工人有60%～70%的时间都耗费在取货上。

此外，由于土地、人力成本的快速上涨，我国物流成本一直较高，业内一直在寻找能够节省仓库面积、提高物流效率的智能化物流装备。要把包括运输、仓储、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息平台等物流资源统一起来，除了智能化的管理设施，还需要有能替代人工的装卸、搬运、包装设备，其中智能物流机器人就是一个典型代表。将自主移动机器人引入仓储空间中，代替人工搬运货物，可以有效地减少工人的劳动强度，降低维护成本，提高运行效率，并且对仓储空间的布局具有良好的可重构性。

但目前的机器人还存在很多不足之处，现有的物流系统机器人大多采用集中式的控制系统，自身的智能性和自主性不足，常用于结构化的相对静态的工作环境中，对于可变环境的适应能力不够，因此只能完成较为简单和固定的物流作业。在很多情况下机器人的工作环境是不确定甚至未知的，现阶段的机器人还是不能完全完成在陌生的环境下定位导航并实现避障。需要将智能化移动机器人与物流系统相结合，依靠智能移动机器人的自主性控制实现物流系统的智能化作业。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种现代物流移动机器人自主控制系统，实现物流移动机器人在陌生的环境里的自主导航与避障技术。

本实用新型采用的技术方案是：一种现代物流移动机器人自主控制系统，包括物流移动机器人、摄像机、红外传感器、倾角传感器、单片机、计算机、图像采集卡、无线传感器网络节点，摄像机、红外传感器、倾角传感器分别安装在每个物流移动机器人上，图像采集模块一端与摄像机连接，另一端与计算机连接，单片机一端分别与红外传感器、倾角传感器连接，另一端与计算机连接，无线传感器网络节点的数量为若干个且配置在每个物流移动机器人及其周围的工作环境中，计算机与若干个无线传感器网络节点连接，形成无线传感器网络，计算机内部设有定位导航模块和避障模块，计算机根据每个物流移动机器人上安装的无线传感器网络节点获得每个物流移动机器人的位置信息，计算机根据图像采集卡采集的摄像机拍摄的信息获得每个物流移动机器人周围环境的信息，各个物流移动机器人根据无线传感器网络获得其他物流移动机器人的位置信息及其他物流移动机器人的周围环境信息，红外传感器用于检测每个物流移动机器人前方障碍物及与障碍物与其的距离，倾角传感器用于探测前方障碍物的方向，定位导航模块根据每个物流移动机器人的位置信息及摄像机拍摄的周围环境信息规划每个物流移动机器人的行走路线，避障模块用于根据红外传感器、倾角传感器的检测信息指导物流移动机器人避开障碍物或停止工作。

还包括安装在物流移动机器人身上且与计算机连接的语言模块，所述的避障模块根据红外传感器、倾角传感器检测到障碍物距离物流移动机器人距离和角度，将物流移动机器人周围的区域由近到远划分为保护区域和报警区域，当障碍物出现在报警区域，计算机控制语言模块报警，当障碍物出现在报警区域，则计算机控制物流移动机器人停止工作。

所述的红外传感器选用德国SICK公司S3000激光扫描式区域防护装置。

所述的摄像机采用电荷耦合器件CCD全固件摄像机。

本实用新型的有益效果为：相对于现有的物流系统机器人采用集中式的控制系统从而导致自身的智能性和自主性不足，本实用新型通过将无线传感器网络与移动机器人结合，并且机器人能通过传感器感知外界环境，实现了机器人在陌生环境下精确自主的移动和避障。并且具有定位精度高，成本较低，运行稳定等优点。

附图说明

图1是本实用新型实施例的现代物流自主移动机器人控制系统的结构示意图；

图2是无线传感器网络节点硬件结构图；

图3是基于无线传感网络的通信系统示意图；

图4是避障模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步清楚，完整地说明。

实施例1：如图1-4所示，一种现代物流移动机器人自主控制系统，包括物流移动机器人、摄像机、红外传感器、倾角传感器、单片机、计算机、图像采集卡、无线传感器网络节点，摄像机、红外传感器、倾角传感器分别安装在每个物流移动机器人上，图像采集模块一端与摄像机连接，另一端与计算机连接，单片机一端分别与红外传感器、倾角传感器连接，另一端与计算机连接，无线传感器网络节点的数量为若干个且配置在每个物流移动机器人及其周围的工作环境中，计算机与若干个无线传感器网络节点连接，形成无线传感器网络，计算机内部设有定位导航模块和避障模块，计算机根据每个物流移动机器人上安装的无线传感器网络节点获得每个物流移动机器人的位置信息，计算机根据图像采集卡采集的摄像机拍摄的信息获得每个物流移动机器人周围环境的信息，各个物流移动机器人根据无线传感器网络获得其他物流移动机器人的位置信息及其他物流移动机器人的周围环境信息，红外传感器用于检测每个物流移动机器人前方障碍物及与障碍物与其的距离，倾角传感器用于探测前方障碍物的方向，定位导航模块根据每个物流移动机器人的位置信息及摄像机拍摄的周围环境信息规划每个物流移动机器人的行走路线，避障模块用于根据红外传感器、倾角传感器的检测信息指导物流移动机器人避开障碍物或停止工作。

图像采集卡获取摄像机采集的图像信息，交由计算机处理，红外传感器和倾角传感器对环境进行感知，单片机获取红外传感器和倾角传感器数据后通过通讯模块发送到计算机。将若干个无线传感器网络节点配置在每个物流移动机器人及其运行的周围环境中，各个物流移动机器人之间通过无线传感器网络相互通讯、彼此协调共同完成大的复杂系统的控制作业任务。这样物流移动机器人不仅可以利用无线传感器网络信息感知的功能及时进行运行状态信息的感知，而且可以通过获取邻近物流移动机器人的状态信息并将自身的状态信息告知邻近物流移动机器人，实现这种分布式系统的通信。物流系统中的每一个物流机器人可视为一个智能化的个体，整个物流系统则可视为多智能体的协作系统，即整个物流系统按照每台机器人分解成若干个智能体，各个智能体之间相互通讯、彼此协调共同完成大的复杂系统的控制作业任务。

通过上述模块之间的配合，实现移动机器人精确灵活的自主控制。

进一步地，还包括安装在物流移动机器人身上且与计算机连接的语言模块，所述的避障模块根据红外传感器、倾角传感器检测到障碍物距离物流移动机器人距离和角度，将物流移动机器人周围的区域由近到远划分为保护区域和报警区域，当障碍物出现在报警区域，计算机控制语言模块报警，当障碍物出现在报警区域，则计算机控制物流移动机器人停止工作。

进一步地，所述的红外传感器选用德国SICK公司S3000激光扫描式区域防护装置。

进一步地，所述的摄像机采用电荷耦合器件CCD全固件摄像机。

本实用新型中，无线传感器网络节点硬件结构如图2所示，无线传感器网络节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成。传感器模块负责检测区域内信息的采集和数据转换；处理器模块负责控制整个传感器节点，处理采集到的数据以及其他节点发来的数据；无线通信模块负责与其他传感器节点进行通信，交换控制信息和收发采集数据；能量供应模块为传感器节点提供运行所需能量，采用微型电池。

本实用新型中，所述的通信模块如图3所示，将无线传感器网络通信技术与物流移动机器人相结合，配置在物流移动机器人上无线传感器网络节点可自组网络，还具有采集周围信息的功能。无线传感网络的一个主要优点是支持移动性，在无线传感网络中主要存在节点移动和事件移动。前者是指搭载无线通信功能的节点在网络中的自由移动，后者是指在事件检测或在特殊的跟踪应用中，事件的诱发源或跟踪目标可能是移动的。

本实用新型中，所述的避障模块如图4所示，本实用新型的红外探测传感器和倾角传感器安装在物流移动机器人A的前面，它不停地向外发射以恒定速度旋转的红外线脉冲束，当光束遇到前方物体时就会被反射回来，计算机通过测量发射光束和反射光线之间的时间差计算出前方物体与其的距离，倾角传感器可探测前方物体的方向。前方物体的距离和方向被确定，物流移动机器人自身的位置和状态也被确定。当检测到有物体进入报警区域时，避障模块控制物流移动机器人A的语音模块发出报警信号，当检测到有物体出现在保护区域，避障模块控制物流移动机器人发出停机信号，物流移动机器人，计算机收到该信号就帮助其选择其他可行路径或者对物流移动机器人进行紧急制动。

以上结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种现代物流移动机器人自主控制系统，其特征在于：包括物流移动机器人、摄像机、红外传感器、倾角传感器、单片机、计算机、图像采集卡、无线传感器网络节点，摄像机、红外传感器、倾角传感器分别安装在每个物流移动机器人上，图像采集模块一端与摄像机连接，另一端与计算机连接，单片机一端分别与红外传感器、倾角传感器连接，另一端与计算机连接，无线传感器网络节点的数量为若干个且配置在每个物流移动机器人及其周围的工作环境中，计算机与若干个无线传感器网络节点连接，形成无线传感器网络，计算机内部设有定位导航模块和避障模块，计算机根据每个物流移动机器人上安装的无线传感器网络节点获得每个物流移动机器人的位置信息，计算机根据图像采集卡采集的摄像机拍摄的信息获得每个物流移动机器人周围环境的信息，各个物流移动机器人根据无线传感器网络获得其他物流移动机器人的位置信息及其他物流移动机器人的周围环境信息，红外传感器用于检测每个物流移动机器人前方障碍物及与障碍物与其的距离，倾角传感器用于探测前方障碍物的方向，定位导航模块根据每个物流移动机器人的位置信息及摄像机拍摄的周围环境信息规划每个物流移动机器人的行走路线，避障模块用于根据红外传感器、倾角传感器的检测信息指导物流移动机器人避开障碍物或停止工作。

2.根据权利要求1所述的一种现代物流移动机器人自主控制系统，其特征在于：还包括安装在物流移动机器人身上且与计算机连接的语言模块，所述的避障模块根据红外传感器、倾角传感器检测到障碍物距离物流移动机器人距离和角度，将物流移动机器人周围的区域由近到远划分为保护区域和报警区域，当障碍物出现在报警区域，计算机控制语言模块报警，当障碍物出现在报警区域，则计算机控制物流移动机器人停止工作。

3.根据权利要求1所述的一种现代物流移动机器人自主控制系统，其特征在于：所述的红外传感器选用德国SICK公司S3000激光扫描式区域防护装置。

4.根据权利要求1所述的一种现代物流移动机器人自主控制系统，其特征在于：所述的摄像机采用电荷耦合器件CCD全固件摄像机。