CN113968445A - 一种轻小件高速分拣控制方法、***及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轻小件高速分拣控制方法、***及装置，所述***包括至少一个分拣搬运机器人、至少一个料箱搬运机器人、作业平台和控制器。所述方法在控制器上运行，获取仓储管理***发布的分拣任务，根据分拣任务进行仿真优化，基于预设规则计算所需分拣搬运机器人和所需料箱搬运机器人的数量，生成场地和周转料箱布局，并生成分拣任务执行模型，根据分拣搬运机器人和料箱搬运机器人的型号选择控制方式，下发指令至分拣搬运机器人和料箱搬运机器人，并接收任务完成结果。本发明通过分拣搬运机器人承接货物并分拣，无需搭建专用的分拣平台，可以根据货物量随时进行扩展，自适应订单分拣任务的大小，给出合理的机器人数量及分拣场地和周转料箱布局。

Description

一种轻小件高速分拣控制方法、***及装置

技术领域

本发明涉及物流分拣技术领域，尤其涉及一种轻小件高速分拣控制方法、***及装置。

背景技术

物流是指通过运输、保管、配送进行由商品的产地到商品的消费地的计划、实施和管理的全过程。物流过程中会根据不同类型的货物设置相应的分拣机构，对于体积或质量较大的物品一般需要设置结构较为复杂的分拣***，而对于体积和质量较小的包裹物品一般采用手工分拣***、类高速交叉带分拣机***、电子标签辅助拣选***、Kivas货到人拣选***和分拣小黄人***。

其中，手工分拣***工作过程中工人劳动强度大、效率低下，且容易出错，目前物流配送中心纯手工分拣***已经很少单独使用。

类高速交叉带分拣机***又包括：推/滑块式分拣机***、翻板式分拣机***和交叉带式分拣机***，这类分拣机分拣速度较快，单层分拣机***最大分拣速度可以到达10800件/小时，最高线速度可达2.25米/秒，处理物件重量小于等于30Kg。但是，这类分拣设备一般价格较高，占地较大，而且是位置固定、设备大小规模固定，不能随着待处理业务的规模大小，自适应的调整整体使用规模，能耗较大。

电子标签辅助拣选***(pick to light)是一种计算机辅助的无纸化的拣选***，采用计算机将拣选指令传输到操作者面前的显示屏上，导引操作者完成规定的作业。其原理是：在每一个货位安装数字显示器，利用电脑的控制将订货信息传输到数字显示器，拣货人员根据数字显示器所显示的数字拣货，拣货完成后按确认按钮即完成拣货工作，这种方式也叫做电子标签拣货。这种***主要不足之处在于：分拣设备***固定，不能随意变化、随拣货规模的增大，分拣场也随之地大，且不能不能随着待处理业务的规模大小，自适应的调整整体使用规模。人工处理，工人工作强度大，分拣效率低下。

KIVAS***，是Kiva systems公司的机器人项目，由KIVA机器人、KIVA货架及其控制***组成，提供了一种基于移动机器人***，在任何时间将任何需要拣选的货品运送至任何拣选作业人员来完成拣选仓储自动化***订单处理解决方案。主要特点是：由多台机器人将待拣选货物运输至拣货工人处，由人工拣货，降低了工人的劳动强度，但其实质还是自动输送+人工拣货，效率不高，且KIVA机器人每次移动的是整个货架，能耗大。整个***价格高、投资大。

分拣小黄人***也是一种机器人分拣***，由多台分拣小机器人在仓库里有序穿梭，将一件件快递包裹运送到指定位置，并进行卸货分拣，目前这种***由于是基于分拣工作台的，分拣***规模固定，占地较大，不能随着处理订单任务的大小进行自由扩展，是本专利要改进的重点***。

可见，现有分拣***要么是依赖人工，要么依赖分拣台进行工作，而人工效率低且易出错，设置分拣台成本高拓展性差，因此，亟需一种可以灵活搭配不同数量、不同类型的智能分拣***以适应变化的分拣需求。

发明内容

本发明实施例提供了一种轻小件高速分拣控制方法、***及装置，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷，解决现有技术中分拣***依赖人工或分拣台工作，受场地和硬件规模限制，可拓展性和灵活度较差。

本发明的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种轻小件高速分拣控制方法，用于在控制器上运行，所述控制器无线连接控制多个分拣搬运机器人将货物分拣至周转料箱，所述控制器还无线连接控制多个料箱搬运机器人将达到设定载货量的周转料箱转运至装箱区，所述方法包括：

获取仓储管理***发布的分拣任务，所述分拣任务记载货物类型、货物数量、分拣任务要求；其中，所述分拣任务要求至少包括任务最快完成、最小数量机器人和/或成本最小；

根据所述分拣任务进行仿真优化，基于预设规则计算所需分拣搬运机器人和所需料箱搬运机器人的数量，生成场地和周转料箱布局，并生成分拣任务执行模型；

根据所述分拣搬运机器人和所述料箱搬运机器人的型号选择控制方式，所述控制方式至少包括基于底层指令直接控制所述分拣搬运机器人和所述料箱搬运机器人动作的白盒控制模式、仅提供任务内容并由所述分拣搬运机器人和所述料箱搬运机器人独立执行的黑盒控制模式、以及通过任务指派接口发布任务并由所述分拣搬运机器人和所述料箱搬运机器人独立执行的灰盒模式；

根据所述控制方式和所述分拣任务执行模型下发指令至所述分拣搬运机器人和所述料箱搬运机器人；

接收各分拣搬运机器人和各料箱搬运机器人反馈的任务完成结果，并发送至所述仓储管理***。

在一些实施例中，根据所述分拣任务进行仿真优化，基于预设规则计算所需分拣搬运机器人和所需料箱搬运机器人的数量，生成场地和周转料箱布局，并生成分拣任务执行模型，包括：

根据实际工作环境建立电子地图；

根据所述电子地图、所述分拣任务中的约束条件和目标建立数学模型；

对所述数学模型进行求解并验证，并输出所需分拣搬运机器人、所需料箱搬运机器人的数量、场地及周转料箱布局、以及分拣任务执行模型。

在一些实施例中，根据所述控制方式和所述分拣任务执行模型下发指令至所述分拣搬运机器人和所述料箱搬运机器人之后，所述方法还包括：

获取各分拣搬运机器人和料箱搬运机器人的零部件工作状态信息进行设备运行分析，若所述零部件工作状态信息存在异常，则进行故障报警和分析。

在一些实施例中，所述方法还包括：

获取各分拣搬运机器人和各料箱搬运机器人反馈的任务完成结果，进行分拣业务统计，并生成业务分析报告。

另一方面，本发明还提供一种轻小件高速分拣***，包括：

至少一个分拣搬运机器人，所述分拣搬运机器人包括移动机构以及设置在所述移动机构上的载物平台，所述载物平台上设置有平行设置的两个皮带组；

至少一个料箱搬运机器人，用于转运周转料箱；

作业平台，所述作业平台为二维平面结构，至少包括上货区、分拣区、装箱区和充电区；所述上货区设有上货台用于为所述分拣搬运机器人进行载货；所述分拣区设置多个周转料箱，用于承接所述分拣搬运机器人分拣卸载的货物，所述周转料箱在达到设定载货量后由所述料箱搬运机器人转运至所述装箱区进行装箱；所述充电区设有多个充电站以供所述分拣搬运机器人和所述料箱搬运机器人充电；

控制器，无线连接所述分拣搬运机器人和所述料箱搬运机器人，并执行上述的轻小件高速分拣控制方法，所述控制器装载一种或多种分拣任务执行模型，并根据所述分拣任务执行模型控制所述分拣搬运机器人和所述料箱搬运机器人进行货物分拣，所述分拣任务执行模型针对分拣任务要求进行规划，所述分拣任务执行模型至少包括：任务最快完成模型、最小数量机器人模型和成本最小模型。

在一些实施例中，所述料箱搬运机器人的主体为U形，所述主体内侧设有可伸缩的货物托板以承载或卸载周转料箱。

在一些实施例中，所述轻小件高速分拣***还设有安全访问控制子***，用于为所述分拣搬运机器人、所述料箱搬运机器人和所述控制器的通信进行加密。

在一些实施例中，所述轻小件高速分拣***还设有数据库子***，用于存储所述分拣搬运机器人、所述料箱搬运机器人和所述控制器之间的交互数据。

在一些实施例中，所述控制器包括：

监视控制模块，通过所述仓储管理***接口连接仓储管理***进行分拣任务的接收和管理，并基于所述分拣任务执行模型控制各分拣搬运机器人和各料箱搬运机器人执行所述分拣任务；

模型管理模块，用于所述控制器根据所述分拣任务进行仿真优化得到分拣任务执行模型后，对现有的分拣任务执行模型进行修改、增加或删除；

统计分析模块，用于获取零部件储备数量并在所述零部件储备数量小于设定值时进行零部件预警；获取各分拣搬运机器人和各料箱搬运机器人反馈的任务完成结果并进行分拣业务统计；获取各分拣搬运机器人和料箱搬运机器人的零部件工作状态信息，并在异常状态下进行故障报警和分析。

另一方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法的步骤。

本发明的有益效果至少是：

本发明所述轻小件高速分拣控制方法、***及装置，通过分拣搬运机器人直接承接货物进行分拣，无需搭建专用的分拣平台，可以根据货物量随时进行扩展。针对特定的分拣任务，本申请可以进行仿真优化，自适应订单分拣任务的大小，给出合理的机器人数量及分拣场地和周转料箱布局，适应不同形式和结构的场地，并且可以根据不同的分拣任务要求生成相应的分拣任务执行模型。进一步地，根据需求以白盒控制模式、黑盒控制模式或灰盒控制模式工作，可以在同一场景下协调控制不同厂家不同型号的分拣搬运机器人和料箱搬运机器人，提高***的可拓展水平和灵活性。

本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明一实施例所述轻小件高速分拣控制方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例所述轻小件高速分拣控制方法中生成分拣任务执行模型的流程示意图；

图3为本发明一实施例所述轻小件高速分拣***中料箱搬运机器人的结构示意图；

图4为图3所述料箱搬运机器人装载周转料箱结构图；

图5为本发明一实施例所述轻小件高速分拣***中作业平台布局图；

图6为本发明一实施例所述轻小件高速分拣***中控制器结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。

目前所使用的大型物流分拣***或者小型自动化程度高的物流分拣***，要么就是设备昂贵占地面积大，要么就是需要人工辅助且效率不高。这给企业的物流中心带来了一些问题：由于现阶段采用的物流分拣***要么是高成本占地大的大型物流分拣***，要么就是低成本效率不高且需要负担人工成本的小型物流分拣***，没有较为折中或者较为灵活的选择。这种依靠大型分拣平台或人工的分拣***无法依据当前的订单数量动态的调整物流分拣***的大小和占地规模等，无法动态的适应不同季度的分拣需求，导致在物流量较大时资源不够用，物流量较小时又存在资源的浪费。并且现有的物流分拣***设备规模固定，不能根据业务需求量的大小的变化，自动变换设备规模，能源消耗较大，不适应碳中和政策要求。

因此，本发明提供一种轻小件高速分拣控制方法、***及装置，借助分拣搬运机器人在实际地面场景下直接建立分拣区，省略现有技术中的大型分拣机构或人工分拣平台，分拣区可以根据实际货运量进行拓展或减少，极大节约成本、能效，提高了灵活性。同时，依据本***提供的任务协同控制模型，自适应订单分拣任务的大小，给出合理的机器人数量及分拣场地和周转料箱布局，并自由扩展不同的机器人任务协同控制模型。

具体的，本实施例提供一种轻小件高速分拣控制方法，用于在控制器上运行，控制器无线连接控制多个分拣搬运机器人将货物分拣至周转料箱，控制器还无线连接控制多个料箱搬运机器人将达到设定载货量的周转料箱转运至装箱区。如图1所示，所述方法包括步骤S101～S105：

步骤S101：获取仓储管理***发布的分拣任务，分拣任务记载货物类型、货物数量、分拣任务要求；其中，分拣任务要求至少包括任务最快完成、最小数量机器人和/或成本最小。

步骤S102：根据分拣任务进行仿真优化，基于预设规则计算所需分拣搬运机器人和所需料箱搬运机器人的数量，生成场地和周转料箱布局，并生成分拣任务执行模型。

步骤S103：根据分拣搬运机器人和料箱搬运机器人的型号选择控制方式，控制方式至少包括基于底层指令直接控制分拣搬运机器人和料箱搬运机器人动作的白盒控制模式、仅提供任务内容并由分拣搬运机器人和料箱搬运机器人独立执行的黑盒控制模式、以及通过任务指派接口发布任务并由分拣搬运机器人和料箱搬运机器人独立执行的灰盒模式。

步骤S104：根据控制方式和分拣任务执行模型下发指令至分拣搬运机器人和料箱搬运机器人。

步骤S105：接收各分拣搬运机器人和各料箱搬运机器人反馈的任务完成结果，并发送至仓储管理***。

在步骤S101中，仓储管理***(WMS)是一个实时的计算机软件***，它能够按照运作的业务规则和运算法则，对信息、资源、行为、存货和分销运作进行更完美地管理，提高效率。仓储管理***用于对货物信息进行管理，并生成相应的分拣任务。仓储管理***可以直接设连接置在本实施例所述的控制器上，也可以装载在云端通过远程访问控制。

进一步地，分拣任务中记载的货物类型，可以按照货物的体积大小或重量大小分类，也可以按照货物的具体内容进行分类。货物类型可以概括的记载某一批次货物的类型，也可以针对每一件货物进行单独分类，货物类型用于指导分拣工作。分拣要求至少有三个可选项，至少包括任务最快完成、最小数量机器人和/或成本最小，不同的任务要求作为规划的条件，能够指导形成不同的分拣任务执行模型，以指导分拣搬运机器人和料箱搬运机器人工作。示例性的，要求任务最快完成时，会在适当范围内增加机器人数量；要求最小数量机器人时，可以会适当延长分拣时间；要求成本最小时，综合考虑时间成本和硬件能耗成本，统筹安排分拣时间和机器人数量。当然，通过加载更多控制参数，可以规划更详细的分拣任务执行模型，控制参数除了分拣时间和机器人数量，还可以包括：机器人运行速度、各机器人运行范围限制和/或充电时间限制等。

控制器可以通过web service(网络服务，通过网络调用)、http/https+json(基于http/https协议访问并采用json格式建立工单)、socket(套接字，计算机之间进行通信的一种约定方式)以及直接的函数调用的方式访问仓储管理***并获取分拣任务。

在步骤S102中，控制器通过访问仓储管理***获取分拣任务后，首先进行仿真优化，根据具体场景和任务要求生成分拣任务执行模型。

在一些实施例中，步骤S102根据分拣任务进行仿真优化，基于预设规则计算所需分拣搬运机器人和所需料箱搬运机器人的数量，生成场地和周转料箱布局，并生成分拣任务执行模型，如图2所示，包括步骤S1021～S1023：

步骤S1021：根据实际工作环境建立电子地图。

步骤S1022：根据电子地图、分拣任务中的约束条件和目标建立数学模型。

步骤S1023：对数学模型进行求解并验证，并输出所需分拣搬运机器人、所需料箱搬运机器人的数量、场地及周转料箱布局、以及分拣任务执行模型。

本实施例中，分拣***并不设置固定的分拣平台，而是借由分拣搬运机器人进行分拣操作。由于分拣搬运机器人是完全***的，所以对分拣区布局并没有要求，相应的，能够适应不同的场地进行分拣区的重新规划。步骤S1021～S1023中，根据实际应用场景能够提供的工作区域建立电子地图，并根据分拣任务的要求，构建问题的数学模型，通过对数学模型进行求解，并通过实例进行验证，最终得到所需分拣搬运机器人和所需料箱搬运机器人的数量，生成场地和周转料箱布局，并生成分拣任务执行模型。

机器人工作环境布局问题从维数角度可划分为一维布局、二维布局和三维布局，本实施例研究的布局问题是二维布局问题。传统的工作环境设备布局过程通常分为确定设备布局形式、块状布局方法求解相对位置(不考虑设备外形和尺寸)、通过详细布局确定设备具体放置位置和角度(考虑设备外形和尺寸)、设备布局仿真与综合评价几个步骤。如果按照工作环境物流路径型式不同来划分，常见的设备布局形式有线性布局(单行和双行)、U型布局和环型布局。如果按照设备之间的位置关系来划分，常见的设备布局形式可分为工艺原则布置、产品原则布置、固定工位布置和成组原则布置。

在步骤S103中，本实施例中，分拣工作和转运都是基于机器人实现的，为了能够保障***能够随时拓展和裁剪，灵活调整***大小，根据分拣搬运机器人和料箱搬运机器人的型号选择控制方式，能够协调不同厂家、不同型号的机器人，共同完成分拣任务。使得灵活性和机动性更强。

在步骤S104和S105中，由控制器按照所选定的控制方式和优化得到的分拣任务执行模型控制分拣搬运机器人和料箱搬运机器人完成分拣任务，并反馈任务完成结果。

在一些实施例中，根据控制方式和分拣任务执行模型下发指令至分拣搬运机器人和料箱搬运机器人之后，还包括：获取各分拣搬运机器人和料箱搬运机器人的零部件工作状态信息进行设备运行分析，若所述零部件工作状态信息存在异常，则进行故障报警和分析。

在一些实施例中，所述方法还包括：获取各分拣搬运机器人和各料箱搬运机器人反馈的任务完成结果，进行分拣业务统计，并生成业务分析报告。

另一方面，本发明还提供一种轻小件高速分拣***，包括至少一个分拣搬运机器人、至少一个料箱搬运机器人、作业平台和控制器。

分拣搬运机器人包括移动机构以及设置在移动机构上的载物平台，载物平台上设置有平行设置的两个皮带组。

料箱搬运机器人用于转运周转料箱。在一些实施例中，如图3和图4所示，料箱搬运机器人的主体为U形，主体内侧设有货物托板以承托周转料箱。

如图5所示，作业平台为二维平面结构，至少包括上货区、分拣区、装箱区和充电区；上货区设有上货台用于为分拣搬运机器人进行载货；分拣区设置多个周转料箱，用于承接分拣搬运机器人分拣卸载的货物，周转料箱在达到设定载货量后由料箱搬运机器人转运至装箱区进行装箱；充电区设有多个充电站以供分拣搬运机器人和料箱搬运机器人充电。

如图6所示，控制器无线连接分拣搬运机器人和料箱搬运机器人，并执行上述步骤S101～S105的轻小件高速分拣控制方法，控制器装载一种或多种分拣任务执行模型，并根据分拣任务执行模型控制分拣搬运机器人和料箱搬运机器人进行货物分拣，分拣任务执行模型针对分拣任务要求进行规划，分拣任务执行模型至少包括：任务最快完成模型、最小数量机器人模型和成本最小模型。

在本实施例中，分拣搬运机器人直接对接上货区，并完成由上货区到分拣区各周转料箱的分拣工作。本实施例中的轻小件高速分拣***不再设置固定的件机构，分拣工作在分拣区由分拣搬运机器人完成，其中，周转料箱灵活布置在分拣区上，具体的，按照控制器在步骤S1023中生成的场地及周转料箱布局进行设置。

其中，分拣搬运机器人包括底部的移动机构和设置在移动机构上的载物平台，移动机构可以设置多个驱动轮，并由电机驱动。载物平台有两条平行的传送带，可以同向或异向运行，分拣搬运机器人通过载物平台承托货物，并由两条平行的传送带调整位置方向并转运至对应的周转料箱。

料箱搬运机器人的主体为U形，U形主体能够直接叉持在周转料箱的两侧，内部的货物托板通过开合夹持周转料箱，能够将达到设定载货量的料箱转运至装箱区，再将空料箱运回。

本实施例的作业平台是二维结构，其面积形状根据具体场地的条件设置，周转料箱的布局根据分拣任务的变化，能够灵活变化。进一步的，本实施例的作业平台并不设置固定的多层立体分拣机构，而是完全基于周转料箱进行货物转运，设置地点和数量都可以灵活变动。作业平台上按照分拣需求设置多个分区，包括上货区、分拣区、装箱区和充电区，其中，上货区、分拣区和装箱区依次设置，充电区单独设置，

在一些实施例中，作业平台还设有人工通道，用于人工进行故障排除、监管或辅助作业。

控制器执行上述步骤S101～S105的轻小件高速分拣控制方法，并控制分拣搬运机器人和料箱搬运机器人进行分拣作业。

在一些实施例中，控制还设有仓储管理***接口，仓储管理***接口用于进行远程访问。

在一些实施例中，所述轻小件高速分拣***还设有安全访问控制子***，用于为分拣搬运机器人、料箱搬运机器人和控制器的通信进行加密。

在一些实施例中，所述轻小件高速分拣***还设有数据库子***，用于存储分拣搬运机器人、料箱搬运机器人和控制器之间的交互数据。

在一些实施例中，如图6所示，所述控制器包括：监视控制模块、模型管理模块和统计分析模块。

监视控制模块通过仓储管理***接口连接仓储管理***进行分拣任务的接收和管理，并基于分拣任务执行模型控制各分拣搬运机器人和各料箱搬运机器人执行所述分拣任务。

模型管理模块用于控制器根据分拣任务进行仿真优化得到分拣任务执行模型后，对现有的分拣任务执行模型进行修改、增加或删除。

统计分析模块用于获取零部件储备数量并在零部件储备数量小于设定值时进行零部件预警；获取各分拣搬运机器人和各料箱搬运机器人反馈的任务完成结果并进行分拣业务统计；获取各分拣搬运机器人和料箱搬运机器人的零部件工作状态信息，并在异常状态下进行故障报警和分析。

另一方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法的步骤。

下面结合一具体实施例对本发明进行说明：

本实施例的机器人分拣***不需要搭建专用的分拣平台，可以在地面上进行分拣；可以依据本***提供的任务协同控制模型，自适应订单分拣任务的大小，给出合理的机器人数量及分拣场地布局；可以自由扩展不同的机器人任务协同控制模型。

本实施例提供一种轻小件高速分拣***，硬件组成主要由分拣搬运机器人，料箱搬运机器人、机器人充电站、周转料箱以及充电装置等辅助设备组成。

对于分拣搬运机器人，主要负责待分拣的轻小件的快速搬运与分拣，在上件处，待分拣的轻小件被送至本类机器人的载物平台上，该载物平台由可以左右运动的皮带组组成，可以将待分拣物品卸货到相应的周转料箱里。

料箱搬运机器人，主要负责周转料箱的快速搬运。在本发明***中，该类机器人能快速自适应料箱的宽度，主要负责：将空料箱放置到***相应的位置，以及将满箱了的料箱搬运至相应的下一个工位上。

周转料箱，主要作用是盛装分拣搬运机器人分拣下来的物料，其4个侧面都应贴上相应条码，便于料箱搬运机器人和分拣机器人进行识别复核。本实施例***中，料箱的尺寸可以根据分拣任务的不同而不同。

***物理布局，本实施例中***的物理布局如图5所示。整个分拣***主要包括上货区域、AGV充电区域、分拣区域、装箱区域以及人工通道。物流设备包括上货台、机器人充电桩、料箱搬运机器人、包裹分拣机器人、周转料箱等。

上货区通过上货台或者其它方式供货，分拣机器人在这里进行载货。

机器人充电区域设置多个充电端口，机器人在这个区域进行自助充电。

分拣区是分拣搬运机器人和料箱搬运机器人的主要工作区域，分拣搬运机器人从上货台载货然后把包裹搬运到指定的周转料箱当中，当周转料箱达到设定载货量时，料箱搬运机器人。

装箱区中，料箱搬运机器人把已经装满邮件或包裹的周转料箱搬运回本区域进行装箱操作，再把空的周转料箱从这里搬运到分拣区域。

分拣搬运机器人将物件运输到相应的周转料箱处后，将物件卸到相应的料箱中。当料箱中的物件满箱后，由料箱搬运机器人将周转料箱搬运至收货台处。可以通过***设置重量、数量或者体积评价是否装满。本实施例***中的卸料口位置，也即周转料箱的位置是动态的，由分拣调度算法实时控制，可以根据分拣作业的不同目标动态规划，具体目标包括分拣机器人的总路程最短、总分拣成本最小和分拣总时间最短等。

本实施例完成整个***的分拣任务规划以及分拣机人与搬运机器人的任务指控，控制器部分主要由WMS接口、分拣模型管理模块、分拣模型仿真及选择模块、监视控制模块、统计分析模块、安全访问控制子***与数据库子***构成。

WMS接口，主要完成从，仓储管理***中接受订单分拣任务，并在本***完成分拣任务后，把分拣结果发送给，仓储管理***以及实时传送其他WMS***需要的数据的功能。WMS接口包括：web service；http/https+json；socket以及直接的函数调用等。

分拣模型管理模块，主要负责对对分拣任务执行模型(如：任务最快完成模型/最小数量机器人模型/成本最小模型)的管理，包括参数设置、模型增加、修改以及删除等管理功能。软件***的整体结构采用分层设计、各层之间相互独立，他们之间只能通过数据接口进行交互，如图6所示。

分拣模型仿真及选择模块，主要完成对选择的分拣模型进行仿真分析，选用合理的分拣模型来控制实际的生产任务。

监视控制模块，用于完成对整个分拣任务的监视和控制，对分拣机器人和料箱搬运机器人的控制提供三种不同形式的控制：白盒控制；黑盒控制和灰盒控制。

白盒控制：指通过机器人提供的最底层的控制指令来完成对机器人的接货、搬运、卸货、避撞等功能的控制模式。这种模式对机器人的控制最彻底，但***中的机器人必须能提供底层的控制指令协议，本***设计提供机器人抽象指令集(如机器人的控制指令集：前进、后退、左转，右转、暂停等)来集成不同厂家不同型号的机器人的集成协同。

黑盒控制：指把***中的多台分拣机器人或者多台搬运机器人当成一个独立的执行单元来控制，本发明的监控***只需要把要执行的分拣任务发送给它，由它来控制完成接货、搬运、卸货以及避撞等功能。这种模式对本***的集成要求低，只需要对其提供分拣任务接口即可，但其实际完成效果受机器人***生产厂家能力的限制。

灰盒控制：指本发明的监控***，可以对***中的单个机器人分配分拣或者料箱搬运任务，任务具体的执行由独立的机器人个体自动完成，并将执行结果反馈给监控***。这种模式需要本监控模块提供对机器人的任务指派接口。

统计分析模块，主要提供对分拣任务的分类统计以及***中的各个硬件设备进行使用统计分析与故障统计分析。

本***的工作流程包括：1)从WMS***中获取待分拣的任务；2)对任务进行仿真优化，计算出需要的机器人的数量以及场地布局方案；3)操作工人确认优化方案以及控制方案(白盒控制、黑盒控制以及灰盒控制)；4)***自动下发控制指令，并监视任务完成。5)任务完成结果及其他信息回传WMS***。

本实施例的***采用了料箱搬运机器人、分拣搬运机器人、周转料箱以及软件控制***构成的高速轻小件分拣***，不需要搭建专用的分拣作业平台，可以根据仓房的实际空间布局情况，灵活的布置于地面，降低了整个***的成本，且部署灵活。本实施例的***可以根据实际分拣任务的大小，自适应选择机器人数量以及生产场地布局大小，可以动态调整周转料箱的位置(也即分拣卸料口的位置)，从而提升整个分拣的生产率，降低了生产成本及平衡设备利用率。本实施例的***的软件控制***中的分拣模型可以根据生产实际，自由扩展。可以大大提升模型的实际应用效果。本实施例的***的软件控制***对机器人采用不同的控制模式，并设计了对应的抽象接口可以自适应不同厂家不同型号的分拣机人集成到本***中。

综上所述，本发明所述轻小件高速分拣控制方法、***及装置，通过分拣搬运机器人直接承接货物进行分拣，无需搭建专用的分拣平台，可以根据货物量随时进行扩展。针对特定的分拣任务，本申请可以进行仿真优化，自适应订单分拣任务的大小，给出合理的机器人数量及分拣场地和周转料箱布局，适应不同形式和结构的场地，并且可以根据不同的分拣任务要求生成相应的分拣任务执行模型。进一步地，根据需求以白盒控制模式、黑盒控制模式或灰盒控制模式工作，可以在同一场景下协调控制不同厂家不同型号的分拣搬运机器人和料箱搬运机器人，提高***的可拓展水平和灵活性。

本领域普通技术人员应该可以明白，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、***和方法，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或***。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轻小件高速分拣控制方法，其特征在于，用于在控制器上运行，所述控制器无线连接控制多个分拣搬运机器人将货物分拣至周转料箱，所述控制器还无线连接控制多个料箱搬运机器人将达到设定载货量的周转料箱转运至装箱区，所述方法包括：

获取仓储管理***发布的分拣任务，所述分拣任务记载货物类型、货物数量、分拣任务要求；其中，所述分拣任务要求至少包括任务最快完成、最小数量机器人和/或成本最小；

根据所述分拣任务进行仿真优化，基于预设规则计算所需分拣搬运机器人和所需料箱搬运机器人的数量，生成场地和周转料箱布局，并生成分拣任务执行模型；

根据所述分拣搬运机器人和所述料箱搬运机器人的型号选择控制方式，所述控制方式至少包括基于底层指令直接控制所述分拣搬运机器人和所述料箱搬运机器人动作的白盒控制模式、仅提供任务内容并由所述分拣搬运机器人和所述料箱搬运机器人独立执行的黑盒控制模式、以及通过任务指派接口发布任务并由所述分拣搬运机器人和所述料箱搬运机器人独立执行的灰盒模式；

根据所述控制方式和所述分拣任务执行模型下发指令至所述分拣搬运机器人和所述料箱搬运机器人；

接收各分拣搬运机器人和各料箱搬运机器人反馈的任务完成结果，并发送至所述仓储管理***。

2.根据权利要求1所述的轻小件高速分拣控制方法，其特征在于，根据所述分拣任务进行仿真优化，基于预设规则计算所需分拣搬运机器人和所需料箱搬运机器人的数量，生成场地和周转料箱布局，并生成分拣任务执行模型，包括：

根据实际工作环境建立电子地图；

根据所述电子地图、所述分拣任务中的约束条件和目标建立数学模型；

对所述数学模型进行求解并验证，并输出所需分拣搬运机器人、所需料箱搬运机器人的数量、场地及周转料箱布局、以及分拣任务执行模型。

3.根据权利要求1所述的轻小件高速分拣控制方法，其特征在于，根据所述控制方式和所述分拣任务执行模型下发指令至所述分拣搬运机器人和所述料箱搬运机器人之后，还包括：

获取各分拣搬运机器人和料箱搬运机器人的零部件工作状态信息进行设备运行分析，若所述零部件工作状态信息存在异常，则进行故障报警和分析。

4.根据权利要求1所述的轻小件高速分拣控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取各分拣搬运机器人和各料箱搬运机器人反馈的任务完成结果，进行分拣业务统计，并生成业务分析报告。

5.一种轻小件高速分拣***，其特征在于，包括：

至少一个分拣搬运机器人，所述分拣搬运机器人包括移动机构以及设置在所述移动机构上的载物平台，所述载物平台上设置有平行设置的两个皮带组；

至少一个料箱搬运机器人，用于转运周转料箱；

作业平台，所述作业平台为二维平面结构，至少包括上货区、分拣区、装箱区和充电区；所述上货区设有上货台用于为所述分拣搬运机器人进行载货；所述分拣区设置多个周转料箱，用于承接所述分拣搬运机器人分拣卸载的货物，所述周转料箱在达到设定载货量后由所述料箱搬运机器人转运至所述装箱区进行装箱；所述充电区设有多个充电站以供所述分拣搬运机器人和所述料箱搬运机器人充电；

控制器，无线连接所述分拣搬运机器人和所述料箱搬运机器人，并执行如权利要求1至4任意一项所述的轻小件高速分拣控制方法，所述控制器装载一种或多种分拣任务执行模型，并根据所述分拣任务执行模型控制所述分拣搬运机器人和所述料箱搬运机器人进行货物分拣，所述分拣任务执行模型针对分拣任务要求进行规划，所述分拣任务执行模型至少包括：任务最快完成模型、最小数量机器人模型和成本最小模型。

6.根据权利要求5所述的轻小件高速分拣***，其特征在于，所述料箱搬运机器人的主体为U形，所述主体内侧设有可伸缩的货物托板以承载或卸载周转料箱。

7.根据权利要求5所述的轻小件高速分拣***，其特征在于，所述轻小件高速分拣***还设有安全访问控制子***，用于为所述分拣搬运机器人、所述料箱搬运机器人和所述控制器的通信进行加密。

8.根据权利要求5所述的轻小件高速分拣***，其特征在于，所述轻小件高速分拣***还设有数据库子***，用于存储所述分拣搬运机器人、所述料箱搬运机器人和所述控制器之间的交互数据。

9.根据权利要求6所述的轻小件高速分拣***，其特征在于，所述控制器包括：

监视控制模块，通过所述仓储管理***接口连接仓储管理***进行分拣任务的接收和管理，并基于所述分拣任务执行模型控制各分拣搬运机器人和各料箱搬运机器人执行所述分拣任务；

模型管理模块，用于所述控制器根据所述分拣任务进行仿真优化得到分拣任务执行模型后，对现有的分拣任务执行模型进行修改、增加或删除；

统计分析模块，用于获取零部件储备数量并在所述零部件储备数量小于设定值时进行零部件预警；获取各分拣搬运机器人和各料箱搬运机器人反馈的任务完成结果并进行分拣业务统计；获取各分拣搬运机器人和料箱搬运机器人的零部件工作状态信息，并在异常状态下进行故障报警和分析。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任一项所述方法的步骤。

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