一种基于人工智能的分拣搬运机器人及控制方法与流程

本发明涉及分拣搬运机器人控制，具体涉及一种基于人工智能的分拣搬运机器人及控制方法。

背景技术：

1、分拣机器人(sorting robot)，是一种具备了传感器、物镜和电子光学系统的机器人，可以快速进行货物分拣。一般都是通过机械爪夹持货物，基于人工智能识别货物的类别，然后将不同的货物搬运到不同的传输带上。

2、目前分拣搬运机器人搬运过程中，都是将搬运过程对应参数值与标准值比较，若不符合标准则判断异常，此种监测具有一定的滞后性，但是在实际搬运过程中一般分为不同的阶段，竖直上升搬运阶段、竖直下降搬运阶段、水平左右搬运阶段和水平前后搬运阶段等，每个阶段的参数对应的标准值都是有区别的，因此，本发明提出一种基于人工智能的分拣搬运机器人及控制方法，对搬运过程的各个阶段进行监测比较，并及时调节相关参数，以保证搬运顺利进行。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于人工智能的分拣搬运机器人及控制方法，解决上述技术问题。

2、一种基于人工智能的分拣搬运机器人，包括：运行组件、运行组件参数采集模块、数据分析模块、状态评估模块和运行组件控制模块；

3、所述运行组件包括夹持单元和搬运单元，所述夹持单元用于夹持不同规格的货物，所述搬运单元用于将货物转移至目标位置；

4、所述运行参数采集模块，用于监测分拣搬运机器人在搬运过程中状态参数，所述状态参数包括夹持单元在夹持点位的作用力和搬运单元的移动速度；

5、所述数据分析模块，用于对运行参数采集模块采集的参数进行分析处理，获得运行组件的状态系数；

6、所述状态评估模块，用于根据运行组件的状态系数判断运行组件的当前运行状态；

7、所述运行组件控制模块，包括夹持点位作用力控制单元和搬运单元移动速度控制单元，用于根据运行组件的当前运行状态分别通过夹持点位作用力控制单元和搬运单元移动速度控制单元对夹持点位作用力和搬运单元移动速度进行控制调整。

8、作为本发明方案的进一步描述，所述数据分析模块的工作过程包括：

9、根据搬运物品时的不同阶段，将搬运物品进行阶段划分，获取每个阶段夹持点位的作用力随时间实际变化曲线f(t)及搬运单元的移动速度随时间实际变化曲线v(t)；

10、将各个阶段夹持点位的作用力随时间实际变化曲线f(t)及搬运单元的移动速度随时间实际变化曲线v(t)分别与各个阶段夹持点位的作用力随时间标准变化曲线f0(t)及搬运单元的移动速度随时间标准变化曲线v0(t)对比，并结合f(t)与v(t)之间的关系计算运行组件的状态系数。

11、作为本发明方案的进一步描述，所述运行组件的状态系数的具体计算过程包括：

12、根据各个阶段夹持点位的作用力随时间实际变化曲线f(t)与各个阶段夹持点位的作用力随时间标准变化曲线f0(t)计算夹持单元状态系数：

13、

14、根据各个阶段搬运单元的移动速度随时间实际变化曲线v(t)与各个阶段搬运单元的移动速度随时间标准变化曲线v0(t)计算搬运单元状态系数：

15、

16、通过下式(3)计算运行组件的状态系数：

17、k＝a1kv+a2kμ+a3kfv；  (3)

18、将式(1)和(2)代入式(3)计算得到过程系数k；

19、式中，n为阶段的数量，i∈[1，n]，fi(t)为第i阶段夹持点位的作用力随时间实际变化曲线，fi0(t)为第i阶段夹持点位的作用力随时间标准变化曲线，vi(t)为第i阶段搬运单元的移动速度随时间实际变化曲线，vi0(t)为第i阶段搬运单元的移动速度随时间标准变化曲线，αi为第i阶段夹持点位的作用力对应的权重系数，βi为第i个阶段搬运单元的移动速度对应的权重系数，ti～ti+δti为第i个阶段对应的时长，a1、a2和a3为权重系数，kf为夹持单元状态系数，kv为搬运单元状态系数，kfv为夹持单元-搬运单元关联状态系数，k为运行组件的状态系数。

20、作为本发明方案的进一步描述，所述夹持单元-搬运单元关联状态系数kfv通过下式获得：

21、

22、作为本发明方案的进一步描述，所述状态评估模块的工作过程包括：

23、将状态系数kf、kv分别与对应阈值进行比对：

24、若存在不满足阈值条件状态系数项，则针对状态系数对应的运行组件单元进行调整；

25、若均满足对应阈值条件，则将运行组件的状态系数k与运行组件的状态系数预设阈值区间进行比对：

26、若k不属于运行组件的状态系数预设阈值区间，则判断搬运过程存在异常，则立即通过运行组件控制模块关闭运行组件；

27、否则，则判断搬运过程正常。

28、作为本发明方案的进一步描述，所述运行组件控制模块的工作过程包括：

29、当夹持单元状态系数kf不满足阈值条件时，将与目标值比较，若大于等于目标值，则立即通过运行组件控制模块关闭运行组件，若小于目标值，则通过运行组件控制模块调节夹持点位的作用力；

30、当搬运单元状态系数kv不满足阈值条件时，将与目标值比较，若大于等于目标值，则立即通过运行组件控制模块关闭运行组件，若小于目标值，则通过运行组件调节控制模块搬运单元的移动速度；

31、式中，[kf1，kf2]为夹持单元状态系数kf的预设阈值区间，[kv1，kv2]搬运单元状态系数kv的预设阈值区间。

32、作为本发明方案的进一步描述，所述通过运行组件控制模块调节夹持点位的作用力的过程包括：

33、获取当前时刻夹持点位的作用力f0，通过下式计算夹持点位的作用力；

34、当kf大于kf2时，夹持点位的作用力为f1：

35、f1＝f0-ρ*(kf-kf2)；

36、当kf小于kf1时，夹持点位的作用力为f2：

37、f2＝f0+ρ*(kf1-kf)；

38、式中，ρ为转换系数，用于同参。

39、作为本发明方案的进一步描述，所述通过运行组件控制模块调节运行组件调节控制模块搬运单元的移动速度的过程包括：

40、获取当前时刻块搬运单元的移动速度v0，通过下式计算搬运单元的移动速度；

41、当kv大于kv2时，搬运单元的移动速度为v1：

42、v1＝v0-σ*(kv-kv2)；

43、当kv小于kv1时，搬运单元的移动速度为f2：

44、v2＝v0+σ*(kv1-kf)；

45、式中，σ为转换系数，用于同参。

46、一种人工智能的分拣搬运机器人的控制方法，所述方法包括如下步骤：

47、步骤s1、根据搬运物品时的不同阶段，将搬运物品进行阶段划分；

48、步骤s2、获取每个阶段夹持点位的作用力随时间实际变化曲线f(t)及搬运单元的移动速度随时间实际变化曲线v(t)；

49、步骤s3、分别计算夹持单元状态系数、搬运单元状态系数和夹持单元-搬运单元关联状态系数；

50、步骤s4、根据夹持单元状态系数、搬运单元状态系数和夹持单元-搬运单元关联状态系数计算运行组件的状态系数；

51、步骤s5、将状态系数kf、kv分别与对应阈值进行比对，若存在不满足阈值条件状态系数项，则针对状态系数对应的运行组件单元进行调整；

52、步骤s6、若状态系数kf、kv均满足对应阈值条件则将运行组件的状态系数k与运行组件的状态系数预设阈值区间进行比对；

53、步骤s7、若k不属于运行组件的状态系数预设阈值区间，则判断搬运过程存在异常，则立即通过运行组件控制模块关闭运行组件；否则，则判断搬运过程正常。

54、本发明的有益效果：

55、本发明通过运行组件参数采集模块采集搬运过程中各个阶段的过程参数，然后通过数据分析模块对采集的参数进行分析获得搬运过程中夹持单元状态、搬运单元状态和夹持单元-搬运单元关联状态，并综合分析运行组件的状态，然后，通过状态评估模块对运行组件的状态进行评估，判断搬运过程中运行组件是否存在异常，并对夹持单元状态、搬运单元状态分别评估，根据评估结果对参数进行调整，以保证搬运顺利进行。