CN114227692A - 一种多机器人多夹持装置自动智能调控方法 - Google Patents

一种多机器人多夹持装置自动智能调控方法 Download PDF

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邓华伟
张奕晨
刘付钦
吴俊强
张时宇
肖勇
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Ningbo Intelligent Forming Technology Innovation Center Co ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1612—Programme controls characterised by the hand, wrist, grip control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
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Abstract

本发明公开了一种多机器人多夹持装置自动智能调控方法，包括：识别传动机构上的货物种类；依据识别的货物种类选取夹持工具组，夹持工具应满足夹持的货物尺寸不小于货物尺寸，且可夹持的货物重量不小于货物的重量；依据识别的货物种类选取指定的货物托盘组；选择机器人组，机器人的可达范围应覆盖货物和机器人的距离以及货物与货物托盘的距离；依据公式计算出各夹持组合的可夹持性，选择可夹持性最高的夹持组合作为目标夹持组合。本发明能够显著提高物流自动化领域多机器人多夹持装置自动智能调控效率。

Description

一种多机器人多夹持装置自动智能调控方法
技术领域
本发明涉及物流自动化技术领域，具体来说，涉及一种多机器人多夹持装置自动智能调控方法。
背景技术
全球智能制造的浪潮中，机器人发挥着来越重要的作用，当今的世界，机器人广泛应用于零件的制造、精加工、转移和组装，特别是在物流领域，机器人凭借高质量一致性、高安全性和大生产力等优势，成功用于产品的拣选、分拣、包装和码垛，极大的提高了物流的智能化水平和效率，助力国家经济的高质量发展。但是机器人在物流自动化领域中也遇到不少问题，如何针对不同的物体采用合适的夹持装置，如何根据机器人与抓取物***置的远近程度智能选择机器人抓取指定的物体，这些是机器人在物流领域急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种多机器人多夹持装置自动智能调控方法，以克服现有技术中存在的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种多机器人多夹持装置自动智能调控方法，所述方法包括以下步骤：
识别传动机构上的货物种类；
依据识别的货物种类选取夹持工具组，夹持工具应满足夹持的货物尺寸不小于货物尺寸，且可夹持的货物重量不小于货物的重量；
依据识别的货物种类选取指定的货物托盘组；
选择机器人组，机器人的可达范围应覆盖货物和机器人的距离以及货物与货物托盘的距离；
依据如下公式计算出各夹持组合的可夹持性：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
其中，P为可夹持性，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
为某一类货物和指定货物托盘的距离，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
为指定夹持工具夹持该货物的成功率，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008
为某一机器人与指定货物托盘和抓取货物之间的距离之和，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE010
分别为各自的权重；
选择可夹持性最高的夹持组合作为目标夹持组合。
本发明的有益效果：本发明能够显著提高物流自动化领域多机器人多夹持装置自动智能调控效率。
附图说明
图1是本发明实施例所述机器人的结构示意图；
图2是本发明实施例中多机器人多夹持装置自动智能调控***的总体布局图；
图3是本发明实施例中所述方法的总体流程图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，多自由度机器人1自动更换夹持装置主要由多自由度机器人、爪式夹持装置2、吸盘式夹持装置3、连接法兰和其余夹持装置等组成。多自由度机器人自动更换夹持装置连接关系，连接法兰与多自由度机器人末端固定连接，连接法兰可以绕多自由度机器人末端旋转，爪式夹持装置、吸盘式夹持装置和其余夹持装置固定在连接法兰上。多自由度机器人自动更换夹持装置自动更换夹持装置原理为通过旋转多自由度机器人末端来达到从夹持装置组（爪式夹持装置、吸盘式夹持装置和其余夹持装置）选取特定的夹持装置的效果。
如图2所示，多机器人多夹持装置自动智能调控***的总体布局图。多机器人多夹持装置自动智能调控***的总体布局图主要由多机器人多夹持装置自动智能调控方法和硬件部分组成。
硬件部分主要包括货物托盘、多自由度机器人、货物识别***和传送带等。其中货物托盘作为货物分类后的暂存处，与多自由度机器人空间上相邻。多自由度机器人主要由多自由度机器人本体和夹持工具组组成，其中夹持工具组安装于多自由度机器人末端法兰，多自由度机器人具有一定的可抓取范围，一般抓取范围至少覆盖2条传送带和2个货物托盘，由多自由度机器人根据实际需求自由的选择夹持工具。多自由度机器人在空间上与货物托盘和传送带相邻，可以用合适的夹持工具将制定类型货物搬运到指定的货物托盘中。货物识别***主要作用在于可以识别位于传送带上处于移动状态的货物，并对货物进行分类，可以将分类结果反馈给多自由度机器人。传送带主要功能是可以将多种货物从空间的某一处运输到目的地，传送到在空间上与多自由度机器人相邻。
如图3所示为多机器人多夹持装置自动智能调控方法。多机器人多夹持装置自动智能调控方法主要作用是将不同种类的货物通过选择合适的多自由度机器人和确切夹持工具将其搬运到指定的货物托盘。多机器人多夹持装置自动智能调控方法主要包括以下步骤：
（1）各设备初始化设置检查与待机。包括各设备的运动学、传感器参数和各类权重的初始化设置以及包括网络状况、各设备自身状态的检查，所有设备开启并待机。
（2）开启多个传送带运送多种无序货物。
（3）识别货物种类K。货物种类共有I个，其中某一个为
Figure DEST_PATH_IMAGE012
,
Figure DEST_PATH_IMAGE014
。当各传送带的货物处于货物识别***的识别范围内时，货物识别***识别货物的类型，并反馈给多机器人硬件及控制***。
（4）选择合适的夹持工具组T。已知货物的类别，可以得知抓取货物的重量和可供抓取的尺寸范围。合适的夹持工具组是给定货物的重量和可供夹持的尺寸在夹持工具的最大可承受力和最大抓取尺寸范围内的一组夹持工具组。例如某货物重量为G，货物尺寸为
Figure DEST_PATH_IMAGE016
，某一夹持工具的最大可承受力为
Figure DEST_PATH_IMAGE018
，最大抓取尺寸为
Figure DEST_PATH_IMAGE020
。如果同时满足
Figure DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure DEST_PATH_IMAGE024
和
Figure DEST_PATH_IMAGE026
,则该夹持工具可定义为合适的夹持工具，如果有多个合适的夹持工具，则组成合适的夹持工具组。多机器人硬件及控制***将根据货物的类别选择合适的夹持工具组，共有J个可选夹持工具，某一个为
Figure DEST_PATH_IMAGE028
,
Figure DEST_PATH_IMAGE030
。
（5）选择指定的货物托盘组Tr。多机器人硬件与控制***将根据货物的类别选择指定的货物托盘组，共有K个可选货物托盘,某一个为
Figure DEST_PATH_IMAGE032
,
Figure DEST_PATH_IMAGE034
。
（6）选择合适的多自由度机器人组R。合适的多自由度机器人组是给定货物处于多自由度机器人可达范围内的多自由度机器人组。例如，某多自由度机器人的可达半径为R，货物距离该多自由度机器人中心的距离为d，如果d<R，则该多自由度机器人定义为合适的多自由度机器人组，多个合适的多自由度机器人组成合适的多自由度机器人组。根据指定货物选择合适的多自由度机器人组，共有M个可选多自由度机器人,某一个为
Figure DEST_PATH_IMAGE036
,
Figure DEST_PATH_IMAGE038
。
（7）选取最优的夹持组合。综合考虑合适的夹持工具组、指定的货物托盘组合合适的多自由度机器人组,计算可夹持性P：
Figure DEST_PATH_IMAGE040
其中：
Figure 899090DEST_PATH_IMAGE004
代表某一类货物和指定货物托盘的距离；
Figure 816230DEST_PATH_IMAGE006
代表指定夹持工具夹持该货物的成功率，事前指定；
Figure 595968DEST_PATH_IMAGE008
代表某一机器人与指定货盘和抓取货物之间的距离之和；
Figure DEST_PATH_IMAGE042
分别为各自的权重，事前指定。
举例说明：
Figure DEST_PATH_IMAGE044
。当j=1,k=1,m=1时，计算可抓取性P。假定
Figure DEST_PATH_IMAGE046
，
Figure DEST_PATH_IMAGE048
，
Figure DEST_PATH_IMAGE050
，
Figure DEST_PATH_IMAGE052
，计算得P=0.99，其余5组的P假设为0.90,0.91,0.92,0.93,0.94，则选择可抓取性最大的方案，即选择P为0.99的方案：j=1,k=1,m=1。根据以上公式计算
Figure DEST_PATH_IMAGE054
个可选方案的可夹持性P，选择可夹持性P最大的一组，作为最优的方案。
（8）指定机器人搬运货物到指定的托盘。此步骤根据最优方案组，用指定的多自由度机器人利用合适的夹持工具搬运货物到指定的货物托盘。如果有任务则继续执行任务，否则多自由度机器人处于恢复初始位姿待机。
（9）所有的传送带货物都搬运完毕的话，结束循环，否则继续执行循环（2~8）。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (1)

1.一种多机器人多夹持装置自动智能调控方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
识别传动机构上的货物种类；
依据识别的货物种类选取夹持工具组，夹持工具应满足夹持的货物尺寸不小于货物尺寸，且可夹持的货物重量不小于货物的重量；
依据识别的货物种类选取指定的货物托盘组；
选择机器人组，机器人的可达范围应覆盖货物和机器人的距离以及货物与货物托盘的距离；
依据如下公式计算出各夹持组合的可夹持性：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，P为可夹持性，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为某一类货物和指定货物托盘的距离，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为指定夹持工具夹持该货物的成功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为某一机器人与指定货物托盘和抓取货物之间的距离之和，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
分别为各自的权重；
选择可夹持性最高的夹持组合作为目标夹持组合。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2623220A2 (en) * 2011-10-17 2013-08-07 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Robot system, robot, and sorted article manufacturing method
US20180065217A1 (en) * 2016-09-08 2018-03-08 Fanuc Corporation Robot system
CN109070365A (zh) * 2016-04-22 2018-12-21 三菱电机株式会社 物体操作装置及物体操作方法
JP2021070071A (ja) * 2019-10-29 2021-05-06 株式会社東芝 荷役制御装置及び荷役装置

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