一种集装箱自动堆高机轨迹跟踪方法及系统与流程

本申请涉及堆高机械，具体涉及一种集装箱自动堆高机轨迹跟踪方法及系统。

背景技术：

1、堆高机是一种用于在仓库、工厂等场所进行货物堆垛和搬运的专用机械设备。其中，堆高机往往配置有用于与堆高对象配合的装载装置(如叉形货叉、集装箱抓取器等)。

2、随着技术的发展，堆高机也逐渐向电动化、智能化方向发展。考虑到堆高机在作业时，往往需要基于特定位姿与堆高对象(如集装箱)配合。考虑到这一过程的控制精度需求，如何控制堆高机与堆高对象自动对准是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例提供了一种集装箱自动堆高机轨迹跟踪方法及系统，基于堆高机与集装箱的理论对准姿态规划对准轨迹，从而控制堆高机，以使堆高机能基于对准轨迹与集装箱自动对准。

2、第一方面，本申请提供一种集装箱自动堆高机轨迹跟踪方法，方法包括：确定堆高机的对准轨迹，其中，对准轨迹为沿堆高机与目标集装箱的对准方向指向对准位置的轨迹，对准轨迹包括多个时刻的期望位姿。基于对准轨迹控制堆高机向目标集装箱移动，以使堆高机以对准方向到达对准位置，其中，堆高机在移动时的转角与速度基于当前时刻的实际位姿与对准轨迹中对应时刻的期望位姿的误差确定。

3、在一种可行的实现方式中，确定堆高机的对准轨迹，包括：确定目标集装箱以及目标集装箱的位置信息。基于目标集装箱的位置信息确定对准位置与对准方向。基于对准位置以及对准方向规划对准轨迹的轨迹线。基于轨迹线确定对准轨迹在各个时刻下的期望位姿，其中，期望位姿至少包括期望位置以及期望速度。

4、在一种可行的实现方式中，目标集装箱为集装箱，基于目标集装箱的位置信息确定对准位置与对准方向，包括：基于目标集装箱的位置信息确定目标集装箱中的定位点，其中，定位点为目标集装箱的朝向堆高机的长边侧面的中心点。基于定位点以及预设配合距离确定对准位置。基于定位点确定对准方向，其中，对准方向为在定位点处垂直于长边侧面的方向。

5、在一种可行的实现方式中，对准轨迹的轨迹线为直线线段，其中，轨迹线的一端指向对准位置，另一端指向堆高机在对准方向上的投影位置。

6、在一种可行的实现方式中，基于轨迹线确定对准轨迹在各个时刻下的期望位姿，包括：确定堆高机的理论加速度以及理论速度。基于理论加速度以及理论速度对轨迹线进行速度规划，以确定对准轨迹在各个时刻下的期望位姿。

7、在一种可行的实现方式中，基于对准轨迹控制堆高机向目标集装箱移动，以使堆高机在对准位置朝向对准方向，包括：堆高机基于对准轨迹向目标集装箱移动的目标时刻：确定堆高机在目标时刻的实际位姿，其中，实际位姿至少包括堆高机的实际姿态、实际位置以及实际速度。从对准轨迹中确定与目标时刻对应的期望位姿，其中，期望位姿至少包括期望位置以及期望速度。基于实际位姿以及期望位置确定目标时刻的位姿误差。基于位姿误差确定堆高机在目标时刻的角度控制参数以及速度控制参数。

8、在一种可行的实现方式中，基于位姿误差确定堆高机在目标时刻的角度控制参数以及速度控制参数，包括：基于位姿误差和/或实际位姿确定控制系数。基于控制系数以及位姿误差确定堆高机在目标时刻的角度控制参数以及速度控制参数。

9、在一种可行的实现方式中，方法还包括：确定堆高机与对准方向之间的角度偏差。判断堆高机与对准位置之间的距离是否足够调整角度偏差。若否，则控制堆高机沿远离目标集装箱的方向移动。

10、在一种可行的实现方式中，方法还包括：响应于堆高机与目标集装箱之间出现动态障碍物，控制堆高机停止直到动态障碍物离开。基于堆高机的位置调整对准轨迹在多个时刻的期望位姿。基于所调整后的准轨迹控制堆高机向目标集装箱移动。

11、第二方面，本申请提供一种集装箱自动堆高机轨迹跟踪系统，集装箱自动堆高机轨迹跟踪系统，包括轨迹确定模块以及轨迹跟踪模块。其中，轨迹确定模块用于确定堆高机的对准轨迹，其中，对准轨迹为沿堆高机与目标集装箱的对准方向指向对准位置的轨迹，对准轨迹包括多个时刻的期望位姿。轨迹跟踪模块用于基于对准轨迹控制堆高机向目标集装箱移动，以使堆高机以对准方向到达对准位置，其中，堆高机在移动时的转角与速度基于当前时刻的实际位姿与对准轨迹中对应时刻的期望位姿的误差确定。

12、本申请实施例提供了一种集装箱自动堆高机轨迹跟踪方法及系统。在控制堆高机与目标集装箱对准的过程中，可以确定堆高机的对准轨迹，并基于对准轨迹控制堆高机向目标集装箱移动。由此，考虑到对准轨迹沿对准方向指向对准位置，则堆高机基于前述对准轨迹进行控制时，能够以对准方向到达对准位置，从而实现与目标集装箱的自动对准。此外，进一步考虑到前述对准轨迹可以包括控制过程各个时刻的期望位姿，则在堆高机运动的每个时刻可以基于当前时刻的实际位姿期望位姿的误差进行控制，使堆高机的控制算法与堆高机的历史状态解耦，仅基于当前位姿即可实现对堆高机的精准控制，简化了控制过程并提高了控制精度。

技术特征：

1.一种集装箱自动堆高机轨迹跟踪方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的集装箱自动堆高机轨迹跟踪方法，其特征在于，所述确定堆高机的对准轨迹，包括：

3.根据权利要求2所述的集装箱自动堆高机轨迹跟踪方法，其特征在于，所述基于所述目标集装箱的位置信息确定对准位置与对准方向，包括：

4.根据权利要求2所述的集装箱自动堆高机轨迹跟踪方法，其特征在于，所述对准轨迹的轨迹线为直线线段，其中，所述轨迹线的一端指向所述对准位置，另一端指向所述堆高机在所述对准方向上的投影位置。

5.根据权利要求2所述的集装箱自动堆高机轨迹跟踪方法，其特征在于，所述基于所述轨迹线确定所述对准轨迹在各个时刻下的期望位姿，包括：

6.根据权利要求1所述的集装箱自动堆高机轨迹跟踪方法，其特征在于，所述基于所述对准轨迹控制堆高机向所述目标集装箱移动，以使所述堆高机在所述对准位置朝向所述对准方向，包括：

7.根据权利要求6所述的集装箱自动堆高机轨迹跟踪方法，其特征在于，所述基于所述位姿误差确定所述堆高机在所述目标时刻的角度控制参数以及速度控制参数，包括：

8.根据权利要求1至6中任一项所述的集装箱自动堆高机轨迹跟踪方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.根据权利要求1至6中任一项所述的集装箱自动堆高机轨迹跟踪方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.一种集装箱自动堆高机轨迹跟踪系统，其特征在于，所述集装箱自动堆高机轨迹跟踪系统，包括：

技术总结本申请提供一种集装箱自动堆高机轨迹跟踪方法及系统，涉及堆高机械技术领域。在控制堆高机与目标集装箱对准的过程中，可以确定堆高机的对准轨迹，并基于对准轨迹控制堆高机向目标集装箱移动。由此，考虑到对准轨迹沿对准方向指向对准位置，则堆高机基于前述对准轨迹进行控制时，能够以对准方向到达对准位置，从而实现与目标集装箱的自动对准。此外，进一步考虑到前述对准轨迹可以包括控制过程各个时刻的期望位姿，则在堆高机运动的每个时刻可以基于当前时刻的实际位姿期望位姿的误差进行控制，使堆高机的控制算法与堆高机的历史状态解耦，仅基于当前位姿即可实现对堆高机的精准控制，简化了控制过程并提高了控制精度。技术研发人员：林飞宇,陈林,曹小华,赵佳伟,王毅,张思宇,李晓伟,潘逸丰受保护的技术使用者：三一海洋重工有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4