CN114275425A - 自动入格的机器人播种分拣***、方法、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供自动入格的机器人播种分拣***、方法、设备及介质，实现了完全由自动化设备执行播种作业的功能，通过储料单元、送料单元、视觉分析单元、机器人单元、物料条形码识别及物料移栽单元、升降和横移式放料单元、转运货架单元，实现了物料的储放、运送、视觉分析、抓取移送、移栽及入格等功能，不仅作业效率大为提高，而且整个分拣过程的信息可追溯，实现全流程的控制和监管；分拣***由于引入了机器人单元，大大扩展了设备的分拣能力；分拣***还大大降低了错误率，避免传统的播种分拣***中人工作业带来的失误操作或错误投单；而且由于操作人员的减少，作业流程得到了最大程度的精简，使企业的管理成本得到极大的降低。
Description
技术领域
本申请涉及物流技术领域，特别是涉及自动入格的机器人播种分拣***、方法、设备及介质。
背景技术
在电商仓库***中，商品出库吞吐量大且商品种类多，目前针对不同订单的商品拣选完全依靠人力完成，工作内容简单且重复性高，不仅耗费大量人力而且劳动强度高。
目前，播种式拣选时较为常用的商品拣选方式，播种式拣选是把多份订单(即多个客户的要货需求)集合成一批，先把其中每种商品的数量分别汇总，再逐个品种对所有客户进行分货，形似播种，因此也称其为“商品汇总分播”。因此，播种式拣选的特点是每次都需要处理多份订单或多个客户；操作复杂，难度系数大，适用于订单品种和数量都比较多的拣选。由于播种式拣选能够高效处理成批订单，其完成一份订单的平均时间要少于摘果式拣选，所以当下的各大电商仓储企业，都正在把传统的摘果式拣选方式逐步转变为播种式拣选。
然而，播种式拣选有其固有的缺陷：首先，播种式拣选的操作难度大且劳动强度高，由于需要同时处理多个订单，订单间存在各种差别，在不同位置的料框之间频繁切换会让操作人员非常疲劳，因此分拣流程的整体操作难度大；其次，流程的管理非常困难，对分拣流程管理的要求更高，对管理信息***、人员、规章制度等都有更高的要求。
有鉴于此，分拣领域亟需一种能够实现仓库内商品自动出库上线，货物自动拣选到订单箱来代替人力分拣。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供自动入格的机器人播种分拣***、方法、设备及介质，用于解决现有技术中的拣选效率低下等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供一种自动入格的机器人播种分拣***，包括：储料单元，用于储放物料；送料单元，供放置并运送所述储料单元；视觉分析单元，其视觉扫描区域至少涵盖了被运送物料的部分运送路径，用以在被运送物料进入视觉扫描区域后对其进行视觉扫描，据以采集所述被运送物料的图像信息并分析物料抓取信息；所述物料抓取信息至少包括抓取点位置信息、抓取姿态信息和目标位置信息；机器人单元，与所述视觉分析单元通信连接，用以从所述视觉分析单元接收所述抓取点位置信息和抓取姿态信息后，以相应的抓取姿态抓取物料后移送至物料条形码识别及物料移栽单元；所述物料条形码识别及物料移栽单元，包括扫码器和推料机构；所述扫码器用于扫描物料表面的条形码；所述推料机构用于在扫码完成后将物料推入升降和横移式放料单元的移栽机构中；所述升降和横移式放料单元，与所述视觉分析单元建立通信连接，用以从所述视觉分析单元接收目标位置信息后，通过升降和横移运动将物料送至转运货架单元中对应的格口；所述转运货架单元，包括多个供送入物料的格口。
于本申请的第一方面的一些实施例中，所述抓取点位置信息和抓取姿态信息的获取方式包括：视觉分析单元通过扫描物料的外形轮廓来获取物料的空间几何信息，据以获取物料的抓取点位置信息和抓取姿态信息；所述目标位置信息的获取方式包括如下任意一种或多种的组合：方式1)视觉分析单元通过扫描物料的外形轮廓获取物料的尺寸信息，并根据所述尺寸信息分析得到关联于物料的尺寸级别的目标位置信息；其中，所述转运货架单元设有多层货架，不同层的货架用于容纳不同尺寸级别的物料；方式2)视觉分析单元通过扫描物料的外形轮廓获取物料的形状信息，并根据所述形状信息分析得到关联于物料的形状类别的目标位置信息；其中，所述转运货架单元设有多层货架，不同层的货架用于容纳不同形状类别的物料；方式3)视觉分析单元通过扫描物料表面的图形编码来读取物料的目标位置信息。
于本申请的第一方面的一些实施例中，所述物料条形码识别及物料移栽单元包括：透光承料平台，供承放物料；多个侧扫码器，设于透光承料平台的四周；顶扫码器，设于透光承料平台的正上方；底扫码器，设于透光承料平台的正下方；其中，所述机器人单元在将物料移送至所述透光承料平台上后，多个侧扫码器用于扫描物料多个侧面上的条形码；顶扫码器用于扫描物料顶面上的条形码；底扫码器用于透过透光承料平台扫描物料底面的条形码；在扫码完成后，推料机构将物料推入所述升降和横移式放料单元的移栽机构中。
于本申请的第一方面的一些实施例中，所述物料条形码识别及物料移栽单元包括：承料平台，供承放物料；多个侧扫码器，设于承料平台的四周；顶扫码器，设于承料平台的正上方；底扫码器，设于承料平台外侧且位于物料移动路径下方；其中，所述机器人单元移送物料途经底扫码器的正上方扫描区域时，底扫码器扫描物料底面的条形码；在将物料移送至承料平台后，多个侧扫码器用于扫描物料多个侧面上的条形码，顶扫码器用于扫描物料顶面上的条形码；在扫码完成后，推料机构将物料推入所述升降和横移式放料单元的移栽机构中。
于本申请的第一方面的一些实施例中，所述物料条形码识别及物料移栽单元包括：承料平台，供承放物料；所述承料平台包括位于较高处传输速度较慢的第一输送线以及位于较低处速度较快的第二输送线；设于承料平台的四周的多个侧扫码器，用于扫描物料多个侧面上的条形码；设于承料平台顶部的顶扫码器，用于扫描物料顶面上的条形码；设于承料平台外侧且位于物料移动路径下方的底扫码器，用于在物料途经其正上方时扫描物料底面上的条形码；监控相机，设于承料平台上方，用于检测物料件数；监控相机，设于承料平台上方，用于检测物料件数；其中，所述承料平台通过存在高度差和速度差的两条输送线将堆叠物料进行分离；若监控相机的计件数量超过1件，则当光电传感器检测到有物料通过后发送控制信号给移栽料斗，以令移栽料斗将当前物料送入异常格口；若监控相机的计件数量为1件，则当光电传感器检测到有物料通过后发送控制信号给移栽料斗，以令移栽料斗将当前物料送入正常格口。
于本申请的第一方面的一些实施例中，所述物料条形码识别及物料移栽单元包括：旋转承料平台，供承放物料；布设于旋转承料平台侧方相对设置的一对侧扫码器；设于旋转承料平台顶部的顶扫码器；设于旋转承料平台外侧且位于物料移动路径下方的底扫码器；其中，机器人单元移送物料途经底扫码器的正上方扫描区域时，底扫码器扫描物料底面的条形码；在将物料移送至承料平台后，先由一对侧扫码器对物料的其中两个侧面进行条形码扫描，并通过旋转承料平台进行小于180°的旋转后对另外两个侧面进行条形码扫描；在扫码完成后，推料机构将物料推入所述升降和横移式放料单元的移栽机构中。
于本申请的第一方面的一些实施例中，所述物料条形码识别及物料移栽单元包括：承料平台，供承放物料；设于承料平台侧方的一个旋转侧扫码器；设于承料平台顶部的顶扫码器；设于承料平台外侧且位于物料移动路径下方的底扫码器；其中，机器人单元移送物料途经底扫码器的正上方扫描区域时，底扫码器扫描物料底面的条形码；在将物料移送至承料平台后，通过侧扫码器先对物料的其中一个侧面进行条形码扫描，再通过旋转侧扫码器进行小于360°的旋转后，对物料的其它三个侧面进行条形码扫描；在扫码完成后，推料机构将物料推入所述升降和横移式放料单元的移栽机构中。
于本申请的第一方面的一些实施例中，所述物料条形码识别及物料移栽单元包括：承料平台，供承放物料；设于承料平台外侧且位于物料移动路径下方的底扫码器；设于承料平台顶部的顶扫码器；设于承料平台侧方的一个旋转的侧扫码器；其中，机器人单元移送物料途经底扫码器的正上方扫描区域时，底扫码器扫描物料底面的条形码；在将物料移送至承料平台后，通过侧扫码器先对物料的其中一个侧面进行条形码扫描，再通过机器人单元自带的旋转轴转动物料，以使侧扫码器对物料的其它三个侧面进行条形码扫描；在扫码完成后，机器人单元将物料放于承料平台上，并由推料机构推入下一工序，或由机器人单元直接将物料放入下一工序中。
于本申请的第一方面的一些实施例中，所述推料机构包括：气缸机构、推板以及滑槽；所述气缸机构连接并推动所述推板；承料平台位于推板的推动路径上；所述滑槽导向升降和横移式放料单元中的移栽机构；在扫码完成后，气缸机构推动所述推板将承料平台上的物料向外推出，以使物料沿着所述滑槽落入升降和横移式放料单元中的移栽机构中。
于本申请的第一方面的一些实施例中，所述承料平台的表面呈凹凸相间形状；所述推板与承料平台相接触的端部也呈凹凸相间形状；并且，承料平台的凹部对应接触推板端部的凸部，承料平台的凹部对应接触推板端部的凸部，以通过凹凸交叉的相接方式将薄片物料推出。
于本申请的第一方面的一些实施例中，所述升降和横移式放料单元包括：升降机构、横移机构、移栽机构；所述移栽机构设于升降机构上；所述升降机构设于横移机构上；所述移栽机构由升降机构带动其做升降运动，并由横移机构带动其做横移运动。
于本申请的第一方面的一些实施例中，所述移栽机构包括气缸横推式移栽机构，其包括：接料料斗，用于承接物料；转角机构，用于连接并旋转所述接料料斗的头部朝向；入检测传感器，设于所述接料料斗，用于检测是否有物料进入接料料斗，并在检测到有物料进入时将检测信号发送给所述横移机构和升降机构，以令二者做相应的横移运动和升降运动后到达对应格口处；横推机构，设于所述接料料斗；横移刮板，设于所述接料料斗，且由所述横推机构推动后将料斗内物料推入转运货架单元的格口内。
于本申请的第一方面的一些实施例中，所述移栽机构包括皮带输送线式移栽机构，其包括：接料料斗，用于承接物料；转角机构，用于连接并旋转所述接料料斗的头部朝向；入检测传感器，设于所述接料料斗，用于检测是否有物料进入接料料斗，并在检测到有物料进入时将检测信号发送给所述横移机构和升降机构，以令二者做相应的横移运动和升降运动后到达对应格口处；皮带机构，用于将物料推入转运货架单元的格口内。
于本申请的第一方面的一些实施例中，所述转运货架单元包括：多层货架，每层货架上设置料框承托板，每层料框承托板设置多个格口；所述格口包括用于放置扫码正常物料的正常格口以及用于放置扫码异常物料的异常格口；其中，所述承托板为可旋转承托板，以通过旋转承托板来改变格口朝向。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第二方面提供自动入格的机器人播种分拣方法，应用于所述计算分析单元；所述方法包括：采集来料箱中的物料图像；根据所述物料图像计算该物料可吸取面的面积尺寸信息以及物料材质分类信息；根据计算结果选取适用于该物料的吸盘。
于本申请的第二方面的一些实施例中，计算该物料可吸取面物料材质分类信息的过程包括：收集物料材质数据；基于收集到的物料材质数据进行人工标定，标定出对应的材质种类；将标定数据按预设比例分为训练集和测试集；利用训练集对卷积神经网络进行训练，该卷积神经网络被训练用于输出物料材质种类的预测结果；利用测试集对训练后的卷积神经网络进行测试，验证模型对物料材质的分类效果；其中，训练及测试完成后的卷积神经网络对当前新来的物料进行材质预测分析。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述自动入格的机器人播种分拣方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第四方面提供一种视觉分析设备，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述设备执行所述自动入格的机器人播种分拣方法。
如上所述，本申请的自动入格的机器人播种分拣***、方法、设备及介质，具有以下有益效果：本发明实现了完全由自动化设备执行播种作业的功能，通过储料单元、送料单元、视觉分析单元、机器人单元、物料条形码识别及物料移栽单元、升降和横移式放料单元、转运货架单元，实现了物料的储放、运送、视觉分析、抓取移送、移栽及入格等功能，不仅作业效率大为提高，而且整个分拣过程的信息可追溯，实现全流程的控制和监管；分拣***由于引入了机器人单元，大大扩展了设备的分拣能力；分拣***还大大降低了错误率，避免传统的播种分拣***中人工作业带来的失误操作或错误投单；而且由于操作人员的减少，作业流程得到了最大程度的精简，使企业的管理成本得到极大的降低。
附图说明
图1A显示为本申请一实施例中自动入格的机器人播种分拣***的俯视图。
图1B显示为本申请一实施例中自动入格的机器人播种分拣***的立体图。
图2显示为本申请一实施例中物料条形码识别及物料移栽单元的结构示意图。
图3显示为本申请一实施例中物料条形码识别及物料移栽单元的结构示意图。
图4显示为本申请一实施例中物料条形码识别及物料移栽单元的结构示意图。
图5显示为本申请一实施例中物料条形码识别及物料移栽单元的结构示意图。
图6显示为本申请一实施例中物料条形码识别及物料移栽单元的结构示意图。
图7显示为本申请一实施例中物料条形码识别及物料移栽单元的结构示意图。
图8显示为本申请一实施例中升降和横移式放料单元的结构示意图。
图9A显示为本申请一实施例中气缸横推式移栽机构的结构示意图。
图9B显示为本申请一实施例中皮带输送线式移栽机构的结构示意图。
图10A显示为本申请一实施例中转运货架单元的正视图。
图10B显示为本申请一实施例中转运货架单元的侧视图。
图11显示为本申请一实施例中机器人单元抓取物料的示意图。
图12显示为本申请一实施例中自动入格的机器人播种分拣方法的流程示意图。
图13显示为本申请一实施例中视觉分析设备的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
目前，仓储管理中涉及到的拣选方式通常有播种式分拣和摘果式分拣。播种式分拣是把多份订单(即多个客户的要货需求)集合成一批，先把其中每种商品的数量分别汇总，再逐个品种对所有客户进行分货，形似播种；播种式分拣的特点是每次处理多份订单，操作复杂且难度系数大。摘果式分拣是针对每一份订单(即每个客户)进行拣选，拣货人员或设备巡回于各个货物储位，将所需的货物取出，形似摘果；摘果式分拣的特点是每人每次只处理一份订单，简单易操作。
然，无论是现有技术中的播种式分拣还是摘果式分拣，都有很多不足之处，摘果式分拣的效率较低，播种式分拣的操作难度大，人力劳动强度高，对分拣流程管理的要求更高，对管理信息***、人员、规章制度等都有更高的要求。
有鉴于此，本发明提供一种自动入格的机器人播种分拣***，旨在提供一种基于机器人的自动拣选方案，实现了完全由自动化设备执行播种作业的功能，不仅作业效率大为提高，而且整个分拣过程的信息可追溯，实现全流程的控制和监管；分拣***由于引入了机器人单元，大大扩展了设备的分拣能力；还大大降低了错误率，避免传统的播种分拣***中人工作业带来的失误操作或错误投单；而且由于操作人员的减少，作业流程得到了最大程度的精简，使企业的管理成本得到极大的降低。为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本发明实施例中的技术方案的进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
如图1A和1B所示，分别展示了本发明一实施例中自动入格的机器人播种分拣***的俯视图和立体图。本实施例展示的机器人播种分拣***具体包括：储料单元101A～101D、送料单元102A～102B、视觉分析单元103、机器人单元104、升降和横移式放料单元105、转运货架单元106、物料条形码识别及物料移栽单元107。
所述储料单元101A～101D用于储放多种类型的物料，具体可选用料框或托盘来实现储料功能，本实施例不作限定。应理解的是，本发明中涉及的物料不仅包括电商仓储领域中的快递产品，还包括在生产领域流转的一切材料，如原材料、燃料、零部件、半成品、成品、外协件、边角余料或者废料等。本实施例对物料所属的生产领域也不作限定，包括但不限于：电子材料类物料、光学材料类物料、塑胶材料类物料、金属材料类物料、包装材料类物料或者辅助材料类物料等等。
所述送料单元102A～102B供放置储料单元101A～101D，以带动储料单元101A～101D运动至视觉分析单元103的扫描区域内，或带动至机器人单元的操作区域内，或带动向外输出。此外，储料单元101A～101D和送料单元102A～102B之间的物料传递既可通过人力来完成，也可利用机械器来实现物料自动输送，本实施例不作限定。
在本实施例优选的实现方式中，由于送料单元102A～102B输送体积和重量各异的多种类型物料，物料从储料单元101A～101D转移至送料单元102A～102B的过程中以及物料在送料单元102被送料单元102运送的过程中，例如将物料放入储料单元101A中，送料单元102A再带动储料单元101A沿着D1方向运送等过程中，对送料单元102的载荷冲击各异。因此，送料单元102优选滚筒输送机的滚筒输送线，适于运送各类体积和重量不同的物料(如箱、包、托盘等)，能够运送较重物品，具有非常优秀的抗载荷冲击能力，而且滚筒之间能够进行较好的联接，使输送机能更好地运送复杂性和堆积性的物品。但需说明的是，本实施例中的送料单元102也可使用皮带式运输机、螺旋输送机、板链输送机、网带输送机或者链条输送机等，本实施例未作限定。
视觉分析单元103的视觉扫描区域至少涵盖了被运送物料的运输路径，用于在被运送物料进入到视觉扫描区域后对其进行视觉扫描，采集所述被运送物料的图像信息，据以分析并获取物料抓取信息。例如在图1A中，物料被放入储料单元后，储料单元在输送过程中经过视觉分析单元103的扫描区域(如图1A中储料单元101B所处的位置)，视觉分析单元103采集该扫描区域内的物料图像，据以分析并获取物料抓取信息；所述物料抓取信息包括但不限于物料的抓取点位置信息、抓取姿态信息和目标位置信息等。
进一步的，视觉分析单元103可以是摄像模组，所述摄像模组包括摄像装置、存储装置和处理装置。所述摄像装置包括但不限于：照相机、视频摄像机、集成有光学***或CCD芯片的摄像模块、集成有光学***和CMOS芯片的摄像模块等。为提升视觉扫描区域的大小，视觉分析单元103可选用广角镜头或鱼眼镜头，相机可以四周布置或顶置布置，本实施例不作限定。
进一步的，视觉分析单元103通过扫描物料的外形轮廓来获取物料的空间几何信息(包括但不限于长度、角度或者点线面之间的关系等信息)，据此分析得到适于抓取该物料的抓取点位置信息和抓取姿态信息，这些信息通过通信网络传送至机器人单元104，机器人单元104即可执行对应的抓取动作。
举例来说，视觉分析单元103获取目标位置信息的第一种方式包括：视觉分析单元103通过扫描物料的外形轮廓获取物料的尺寸信息(包括但不限于物料的高度、宽度、长度、半径、投影面积等信息)，并根据所述尺寸信息分析得到关联于物料的尺寸级别的目标位置信息；其中，所述转运货架单元106设有多层货架，不同层的货架用于容纳不同尺寸级别的物料，相同层的货架则用于容纳的物料的尺寸级别相同；容纳空间大的货架用于装载尺寸级别大的物料，容纳空间小的货架用于装载尺寸级别小的物料；因此，在获取到物料的尺寸信息后即可分析得到物料的目标位置信息。
举例来说，视觉分析单元103获取目标位置信息的第二种方式包括：视觉分析单元103通过扫描物料的外形轮廓获取物料的形状信息(包括但不限于长方体形状、球体形状或者圆柱体形状等)，并根据所述形状信息分析得到关联于物料的形状类别的目标位置信息；其中，所述转运货架单元106设有多层货架，不同层的货架用于容纳不同形状类别的物料，相同层的货架则用于容纳的物料的形状相同；因此，在获取到物料的形状信息后即可分析得到物料的目标位置信息。
再举例来说，视觉分析单元103获取目标位置信息的第三种方式包括：视觉分析单元103通过扫描物料表面的图形编码来读取物料的目标位置信息。例如，每个物料的表面都贴附预存有该物料的目标位置信息(如转运货架单元的第N层货架)的图形编码(包括但不限于二维码、一维码或条形码等)，视觉分析单元103扫描解读后即可获取该信息。
机器人单元104与视觉分析单元103建立通信连接，用以从视觉分析单元103接收物料抓取信息(包括抓取点位置信息、抓取姿态信息、目标位置信息)，据以抓取物料并移送至物料条形码识别及物料移栽单元107。需说明的是，本实施例涉及的机器人单元104包括能但不限于：够实现多自由度的多轴机器人(如XYZ三轴机器人、四轴机器人、六轴机器人、甚或八轴机器人等)、具有3个旋转关节能够应用于装配作业的Scara机器人、或者能够实现高精度拾料的Delta机器人等等。而在实际的应用场景中，任何能够实现抓取及运输功能的自动化装置都能应用于本发明的技术方案中。
值得说明的是，现有的播种式分拣***通常都由人工来完成分拣，但由于人力所能承担的重量有限，所以每次大约只能分拣1KG重的产品；而本发明采用的机器人播种分拣***因机器人优秀的承载能力，至少能够提升2KG及以上重量的产品，从而大大提升了分拣***的分拣能力。
物料条形码识别及物料移栽单元107用于识别物料外表面的条形码，并在识别条形码后将物料放入下一工序所述升降和横移式放料单元105的移栽机构中。需说明的是，物料条形码识别及物料移栽单元107可采用多种结构来实现扫码功能和物料移栽功能，下文将结合说明书附图来对较为常用的其中6种实现方式进行详细介绍说明。
如图2所示，展示的是物料条形码识别及物料移栽单元的第1种实现方式：物料条形码识别及物料移栽单元包括透光承料平台201、设于透光承料平台四周的侧扫码器202～205、设于透光承料平台正上方的顶扫码器206、设于透光承料平台正下方的底扫码器207、推料机构。所述推料机构包括气缸机构208、推板209以及滑槽210，所述气缸机构208连接并推动所述推板209；透光承料平台201位于所述推板209的推动路径上；所述滑槽210导向升降和横移式放料单元中的移栽机构。
其中，多个侧扫码器202～205用于扫描物料多个侧面上的条形码；顶扫码器206用于扫描物料顶面上的条形码；底扫码器207用于透过透光承料平台扫描物料底面的条形码；在扫码完成后，气缸机构208推动所述推板209将承料平台201上的物料向外推出，以使物料沿着所述滑槽210落入升降和横移式放料单元中的移栽机构中。
更具体来说，扫码器202、扫码器203、扫码器204、扫码器205为侧扫码器，分别布设于透光承料平台201的四个侧面，用于扫描物料的四个侧面，物料任一侧面上贴附的条形码都能被扫码器202、扫码器203、扫码器204、扫码器205中的其中一个扫描。扫码器206为顶扫码器，位于透光承料平台201的正上方，用于对物料顶部进行条码扫描。扫码器207为底扫码器，位于透光承料平台201的正下方，用于透过透光材质后对物料底部进行条码扫描。
如图3所示，展示的是物料条形码识别及物料移栽单元的第2种实现方式：物料条形码识别及物料移栽单元包括承料平台301、布设于承料平台顶端的顶扫码器306及侧方的多个侧扫码器302～305、设于平台外侧且位于物料移动路径下方的底扫码器307、气缸机构308、推板309、滑槽310。机器人单元抓取物料后放入承料平台301后，侧扫码器302～305分别扫描物料不同侧面上贴附的条形码，顶扫码器306用于扫描物料顶面上贴附的条形码，而当机器人单元抓取物料途经底扫码器307的正上方扫描区域时，底扫码器307扫描物料底面贴附的条形码。扫码完成后，气缸机构308带动推板309将物料向外推出，以使物料沿着滑槽310落入下一工序升降和横移式放料单元中的移栽机构。
在一些优选的实施方式中，考虑到有些料件厚度非常薄，如厚度为1mm左右的薄片，推板很难将其从承料平台中向外推出。为此，可选用凹凸设计的金属板作为承料平台，并将推板的端部也做凹凸设计，且承料平台的凹部对应接触推板端部的凸部，而承料平台的凸部对应接触推板端部的凹部，这样凹凸交叉，能够将承料平台上的薄片顺利向外推出。
更具体来说，扫码器302、扫码器303、扫码器304、扫码器305为侧扫码器，沿承料平台301的周围均匀布设，用于扫描物料的四个侧面，物料任一侧面上贴附的条形码都能被扫码器302、扫码器303、扫码器304、扫码器305中的其中一个扫描。扫码器306为顶扫码器，位于透光承料平台201的正上方，用于对物料顶部进行条码扫描。扫码器307为底扫码器，位于透光承料平台201的外侧且位于物料传送路径的正下方，这样就能在物料途径其正上方时扫描物料底面贴附的条形码。
如图4所示，展示的是物料条形码识别及物料移栽单元的第3种实现方式：物料条形码识别及物料移栽单元包括承料平台401A～401B、布设于承料平台侧方的多个侧扫码器402～405以及设于承料平台顶部的顶扫码器406、设于承料平台外侧且位于物料移动路径下方的底扫码器407、用于检测物料通过的光电传感器408、用于计数的顶部监控2D相机409。其中，机器人单元抓取物料后放入承料平台后，侧扫码器402～405分别扫描物料不同侧面上贴附的条形码，顶扫码器406用于扫描物料顶面上贴附的条形码，而当机器人单元抓取物料途经底扫码器407的正上方扫描区域时，底扫码器407扫描物料底面贴附的条形码。
值得说明的是，本实施例中的承料平台包括2条存在高度差和速度差的两条输送线，位于较高处传输速度较慢的输送线401A以及位于较低处速度较快的输送线401B，这样的设计是为了能够通过高度差和速度差将物料分离，以免产生物料堆叠的异常情况，有效解决了两件薄物料重叠时视觉***无法识别的难题。物料从较高的输送线401A掉落到较低的输送线401B时，物料会发生侧翻，堆叠的物料由于发生侧翻而彼此分离，率先接触输送线401B的物料随着快速传送线而加快传送速度，两个物料之间产生行程速度差，彼此之间的距离也就拉开了。
顶部监控2D相机409用于计数，以识别输送线上的物料数量；光电传感器408用于检测物料的通过，并提供控制信号来控制移栽料斗的运动。具体而言，若顶部监控2D相机409计数得到输送线上的物料数量超过1件，则判断为物料堆叠的异常情况；光电传感器408检测到有物料通过后发送控制信号给移栽料斗，以令移栽料斗将当前的物料送入异常口。若顶部监控2D相机409计数得到输送线上的物料数量为1件，则判断为正常情况；光电传感器408检测到有物料通过后发送控制信号给移栽料斗，以令移栽料斗将当前的物料送往播种墙。
如图5所示，展示的是物料条形码识别及物料移栽单元的第4种实现方式：物料条形码识别及物料移栽单元包括旋转承料平台501、布设于旋转承料平台侧方相对设置的两个侧扫码器502～503、设于旋转承料平台顶部的顶扫码器504、设于旋转承料平台外侧且位于物料移动路径下方的底扫码器505、气缸机构506、推板507、滑槽508。所述旋转承料平台包括圆盘及驱动其旋转的伺服机构，该伺服机构驱动圆盘做小于180°的旋转运动。机器人单元抓取物料后放入旋转承料平台后，侧扫码器502～503对物料的其中两个侧面进行扫描，扫码结束后旋转承料平台旋转，侧扫码器502～503对物料的另外两个侧面进行扫描。顶扫码器504用于扫描物料顶面上贴附的条形码，而当机器人单元抓取物料途经底扫码器505的正上方扫描区域时，底扫码器505扫描物料底面贴附的条形码。扫码结束后，气缸机构506带动推板507将物料向外推出，以使物料沿着滑槽508落入下一工序升降和横移式放料单元中的移栽机构。
值得说明的是，本实施例通过旋转承料平台实现了仅用2个侧扫码器就能扫描物料4个侧面的条形码，从而减少使用扫码器，减少扫码器与物料之间的距离，节省安装空间，显著降低成本，并解决了大件物料4周扫描条码存在死角的难题。
如图6所示，展示的是物料条形码识别及物料移栽单元的第5种实现方式：物料条形码识别及物料移栽单元包括承料平台601、设于承料平台侧方的一个旋转的侧扫码器602、设于承料平台顶部的顶扫码器603、设于承料平台外侧且位于物料移动路径下方的底扫码器604、气缸机构605、推板606。本实施例中的承料平台601固定不动，侧扫码器602由底部伺服机构607带动后做360°旋转，扫描物料四周条形码。顶扫码器603用于扫描物料顶面上贴附的条形码，而当机器人单元抓取物料途经底扫码器604的正上方扫描区域时，底扫码器604扫描物料底面贴附的条形码。扫码结束后，气缸机构605带动推板606将物料向外推出，以使物料落入下一工序升降和横移式放料单元中的移栽机构。
值得说明的是，本实施例通过旋转扫码器实现了仅用1个侧扫码器就能扫描物料4个侧面的条形码，从而减少使用扫码器，减少扫码器与物料之间的距离，节省安装空间，显著降低成本，并解决了大件物料4周扫描条码存在死角的难题，加之物料不动，能更快速地实现扫描条形码。
如图7所示，展示的是物料条形码识别及物料移栽单元的第6种实现方式：物料条形码识别及物料移栽单元包括承料平台701、设于承料平台外侧且位于物料移动路径下方的底扫码器702、设于承料平台顶部的顶扫码器703、设于承料平台侧方的一个旋转的侧扫码器704。机器人单元700抓取物料途经底扫码器702的正上方扫描区域时，底扫码器702扫描物料底面贴附的条形码；之后机器人单元700将物料搬运至承料平台701上方侧扫码器704的扫描区域内，并利用机器人单元700的旋转轴带动物料进行360°旋转，从而使侧扫码器704扫描物料四周条形码。待扫描完物料四周条形码后，机器人单元700将物料放置于承料平台上，顶扫码器703扫描物料顶面的条形码。扫码结束后，气缸机构705带动推板706将物料向外推出，以使物料顺着滑槽707落入下一工序升降和横移式放料单元中的移栽机构。
值得说明的是，本实施例利用机器人单元自带的旋转轴实现了仅用1个侧扫码器就能扫描物料4个侧面的条形码，而且承料平台或扫码器都不需要旋转，该扫码方案非常适用于重量轻尺寸小的物料，减少使用扫码器，并解决四周扫描条形码存在死角的技术难题。
回到图1A和图1B所示的自动入格的机器人播种分拣***：升降和横移式放料单元105沿转运货架单元106的竖直方向做升降运动，并沿转运货架单元106的水平方向做横移运动。升降和横移式放料单元105与视觉分析单元103之间建立通信连接，用以从视觉分析单元103接收被运输物料的目标位置信息后将物料提升至目标位置所对应的高度，然后将物料放入转运货架单元106中对应的货架上。需说明的是，升降和横移式放料单元105可通过同步带、滚珠丝杠、链条、齿轮齿条、直线电机等驱动机构来实现其驱动功能。
为便于本领域技术人员理解，现结合附图8对上述升降和横移式放料单元做进一步的解释与和说明。升降和横移式放料单元具体包括升降机构801、横移机构802A～802B、移栽机构803，其中横移机构802A和802B做同步横移运动。移栽机构803设于升降机构801上，由升降机构801带动后做升降运动；升降机构801设于横移机构802A和802B之间，由横移机构802A和802B做同步横移运动后带动升降机构801横移；横移机构802A和802B由支撑杆804及底座805支撑。移栽机构803用于承载由物料条形码识别及物料移栽单元移送而来的物料，并在将物料带动至目标位置后执行移栽动作，从而将其承载的物料送入转运货架单元的格口内(如格口806A和格口806B)。
进一步的，移栽机构803包括用于承载物料的承载面，该承载面与水平方向呈一定倾斜角且其头部朝上。为实现物料移栽功能，本实施例的移栽机构有两种实现结构，包括气缸横推式移栽机构和皮带输送线式移栽机构，下文将结合图9A和9B分别对两种结构做详细说明。
图9A中展示的气缸横推式移栽机构包括转角机构901、横推机构902、横移刮板903、接料料斗904以及入检测传感器905。气缸横推式移栽机构的工作过程如下：物料条形码识别及物料移栽单元将物料推入接料料斗904；入检测传感器905检测到有物料进入，于是将检测信号传送给升降和横移式放料单元中的升降机构和横移机构，升降机构和横移机构载着物料运动到转运货架单元相应的格口。此时横推机构902带动横移刮板903将物料推入转运货架单元的格口内。
进一步的，当检测到物料是薄片时，由于仅依靠横推机构902带动横移刮板903仍有可能难以将物料推入格口内，因此针对薄片物料还需令转角机构901旋转一定角度后，使接料料斗904的头部朝下，便于薄片从料斗中推出。而当检测到物料并非薄片时，则无需令转角机构旋转一定角度，仅依靠横推机构902带动横移刮板903就能将物料推入到格口内。
图9B所展示的皮带输送线式移栽机构包括转角机构906、皮带机构907、接料料斗908、入检测传感器909。皮带输送线式移栽机构的工作过程如下：物料条形码识别及物料移栽单元识别条形码并将物料推入接料料斗908；入检测传感器909检测到有物料进入，于是将检测信号传送给升降和横移式放料单元中的升降机构和横移机构，升降机构和横移机构载着物料运动到转运货架单元相应的格口。此时皮带机构907启动，将物料推入转运货架的格口内。
进一步的，当检测到物料是薄片时，由于仅依靠皮带机构907仍有可能难以将物料推入格口内，因此针对薄片物料还需令转角机构906旋转一定角度后，使接料料斗908的头部朝下，便于薄片从料斗中推出。而当检测到物料并非薄片时，则无需令转角机构906旋转一定角度，仅依靠皮带机构907就能将物料推入到格口内。
如图10A和10B所示，展示了本发明一实施例中转运货架单元的机构示意图。转运货架单元的最上层为异常格口，用于放置条码异常或者没有扫到码的物料，下面多层为正常格口，用于放置扫码成功的物料。每个转运货架单元设有多层货架，每层料框承托板1001设置多个料框1002。在播种操作时，人工将转运货架单元沿着导向板1003推入工作位，电磁铁1004受电工作将转运货架单元定位。物料经升降和横移式放料单元的移栽后落入料框1002。播种完成后，人工将电磁铁1004断电，将转运货架单元拉出移动至包装/打包区域，包装/打包完成后，快递包裹流转至下游输送***(未图示)。
进一步的，本实施例将料框承托板1001设计为可旋转承托板，例如在图10B中，料框承托板1001可沿箭头A方向或者与之相反反向旋转。具体来说，当转运货架单元面向升降和横移式放料单元时，料框承托板1001旋转后呈前高后低的倾斜状态，这样的好处在于承托更稳定以防止料框滑落。而在将转运货架单元拉出移动至包装/打包区域时，料框承托板1001反向转动，呈向操作人员一侧倾斜的状态，便于操作人员取出物料。
上文，对本发明的自动入格的机器人播种分拣***中各机构的具体结构及运行原理做了详细说明。下文，将针对本发明涉及的功能算法做进一步解释。
如图11所示，展示了本发明一实施例中机器人单元抓取物料的示意图。视觉分析单元包括3D相机1101～1104；3D相机1101和1102负责对来料箱1105进行图像采集；3D相机1103和1104用于对抓取的物料进行高速拍照并计算物料在空中的姿态。
在一些示例中，3D相机1101和1102采集到来料箱1105内的物料图像后，通过计算箱内物料可吸取面的面积大小以及物料材质分类信息，选择适用于该物料的吸盘。需说明的是，本发明通过机器学习模型来判别物料材质，例如训练CNN模型(ConvolutionalNeural Network，卷积神经网络)来输出物料材质预测结果，其过程如下：1)收集物料材质数据；2)基于收集到的物料材质数据进行人工标定，标定出对应的材质种类；3)将标定数据按预设比例分为训练集和测试集；4)利用训练集对卷积神经网络进行训练，该卷积神经网络被训练用于输出物料材质种类的预测结果；5)利用测试集对训练后的卷积神经网络进行测试，验证模型对物料材质的分类效果；6)利用测试后的卷积神经网络对当前新来的物料进行材质预测分析，以此来判别物料材质。
进一步的，机器人单元为了更稳定的抓取来料箱1105内的物料，需要以垂直于物料上表面的方向来抓取，这就涉及到机器人单元的端拾器和周围环境的碰撞检测算法以及机器人运动规划算法。
碰撞检测算法用于判定一对或多对物体在给定时间域内的同一时刻是否占有相同区域，在机器人运行中，机器人与障碍物之间的碰撞检测是机器人运动规划和避免碰撞的基础，通常可选用静态干涉检测算法或者动态碰撞检测算法。静态干涉检测算法主要用于检测静止状态中各物体之间是否发生干涉的算法，适用于对实时性要求不高但对精度要求较高的场景；动态碰撞检测算法针对的是场景中物体的相对位置不断随时间变化的情况，适用于对实时性要求较高的场景。机器人运动规划算法用于解决的问题包括机器人运动路径规划、关节空间规划、综合规划等，常用的运动规划算法包括但不限于图搜索法、RRT算法、人工势场法、BUG算法等。
在一些示例中，3D相机1103和1104负责对抓取的物料进行高速拍照并计算物料在空中的姿态，根据计算出的物料姿态决定匹配的放置姿态，根据放置姿态将物料放置在物料条形码识别及物料移栽单元的承料平台上。需说明的是，本实施例中的高速拍照和姿态计算等执行过程，无需机器人单元停止其机械手操作就能同步进行，大为提升操作效率。
在一些示例中，为了解决机器人单元一次抓取多件物料而导致订单错误的异常情况，本实施例采用了三个应对策略来及时有效地检测出这个异常情况：
检测方式一)3D相机1103和1104计算物料的三维尺寸，包括长度、宽度、高度等信息；当物料被放置于物料条形码识别及物料移栽单元的承料平台后，返回其物料条形码信息，通过物料条形码信息从订单***中查询到物料的标准尺寸信息。若判断计算得到的物料三维尺寸超过标准尺寸，则可确定当前抓取的物料可能存在叠料的情况(机器人单元一次抓取多件物料)，将该物料移送至转运货架单元的废料格口；若未超过，则可确定当前的物料为单件(机器人单元一次抓取一件物料)，将该物料移送至转运货架单元的正常格口。
检测方式二)机器人单元的端拾器设有重量传感器，用于检测抓取物料的重量；当物料被放置于物料条形码识别及物料移栽单元的承料平台后，返回其物料条形码信息，通过物料条形码信息从订单***中查询到物料的标准重量信息。若判断计算得到的物料重量超过标准重量，则可确定当前抓取的物料可能存在叠料的情况(机器人单元一次抓取多件物料)，将该物料移送至转运货架单元的废料格口；若未超过，则可确定当前的物料为单件(机器人单元一次抓取一件物料)，将该物料移送至转运货架单元的废料格口。
检测方式三)通过视觉检测物料边缘信息来判断机器人单元是否多抓取物料；若判断当前抓取的物料可能存在叠料的情况(机器人单元一次抓取多件物料)，将该物料移送至转运货架单元的废料格口；若判断当前的物料为单件(机器人单元一次抓取一件物料)，将该物料移送至转运货架单元的废料格口。
值得说明的是，物料通常的外轮廓是凸包的，若两个或多个物料叠放在一起，会导致整体的轮廓为非凸包。因此，所谓物料边缘信息具体是指通过3D相机拍到的图像，判断物料的外轮廓是否为凸包轮廓；若是凸包轮廓，则可确定当前的物料为单件(机器人单元一次抓取一件物料)；若不是凸包轮廓，则可确定当前抓取的物料可能存在叠料的情况(机器人单元一次抓取多件物料)。
在一些示例中，为了确保物料被成功投放至物料条形码识别及物料移栽单元的承料平台，机器人单元根据物料重量自动调节其移送速度。例如，当物料较重时惯性也大，所以适当降低移送速度；当物料较轻时惯性也小，可适当提速。
在一些示例中，为了提升扫码效率，可在机器人单元运动过程中开启全部扫码器，这样可在机器人单元移动过程中途径这些扫码器时就能完成扫码任务，而无需等到物料被移送至物料条形码识别及物料移栽单元的承料平台后才能完成所有物料表面上的扫码，由此可加快***效率。
在一些示例中，为了确保物料被投放至转运货架单元的格口中，当移栽机构回到待命位置时，视觉分析单元会检测移栽机构中是否还有物料残留。若监测到有物料残留，则可发出相应的提示信号，提示人工干预取出残留物料，并可停机进行***检测。
如图12所示，展示了本发明一实施例中自动入格的机器人播种分拣方法的流程示意图。本实施例提供的机器人播种分拣方法应用于上文提供的自动入格的机器人播种分拣***中的视觉分析单元，其实施过程包括如下各步骤：
步骤S121：采集来料箱中的物料图像。
步骤S122：根据所述物料图像计算该物料可吸取面的面积尺寸信息以及物料材质分类信息。
步骤S123：根据计算结果选取适用于该物料的吸盘。
在一些示例中，计算该物料可吸取面物料材质分类信息的过程包括：收集物料材质数据；基于收集到的物料材质数据进行人工标定，标定出对应的材质种类；将标定数据按预设比例分为训练集和测试集；利用训练集对卷积神经网络进行训练，该卷积神经网络被训练用于输出物料材质种类的预测结果；利用测试集对训练后的卷积神经网络进行测试，验证模型对物料材质的分类效果；其中，训练及测试完成后的卷积神经网络对当前新来的物料进行材质预测分析。
如图13所示，展示了本发明一实施例中视觉计算设备的结构示意图。本实施例的视觉分析设备包括处理器131、存储器132、通信器133；存储器132通过***总线与处理器131和通信器133连接并完成相互间的通信，存储器132用于存储计算机程序，通信器133用于和其他设备进行通信，处理器131用于运行计算机程序，使电子终端执行如上自动入格的机器人播种分拣方法的各个步骤。
上述提到的***总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA)总线等。该***总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于实现数据库访问装置与其他设备(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述自动入格的机器人播种分拣方法。
于本申请提供的实施例中，所述计算机可读写存储介质可以包括只读存储器、随机存取存储器、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁存储设备、闪存、U盘、移动硬盘、或者能够用于存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。另外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果指令是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字订户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术，从网站、服务器或其它远程源发送的，则所述同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。然而，应当理解的是，计算机可读写存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或者其它暂时性介质，而是旨在针对于非暂时性、有形的存储介质。如申请中所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。
综上所述，本申请提供自动入格的机器人播种分拣***、方法、设备及介质，本发明实现了完全由自动化设备执行播种作业的功能，通过储料单元、送料单元、视觉分析单元、机器人单元、物料条形码识别及物料移栽单元、升降和横移式放料单元、转运货架单元，实现了物料的储放、运送、视觉分析、抓取移送、移栽及入格等功能，不仅作业效率大为提高，而且整个分拣过程的信息可追溯，实现全流程的控制和监管；分拣***由于引入了机器人单元，大大扩展了设备的分拣能力；分拣***还大大降低了错误率，避免传统的播种分拣***中人工作业带来的失误操作或错误投单；而且由于操作人员的减少，作业流程得到了最大程度的精简，使企业的管理成本得到极大的降低。所以，本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。
Claims (18)
1.一种自动入格的机器人播种分拣***，其特征在于，包括：
储料单元，用于储放物料；
送料单元，供放置并运送所述储料单元；
视觉分析单元，其视觉扫描区域至少涵盖了被运送物料的部分运送路径，用以在被运送物料进入视觉扫描区域后对其进行视觉扫描，据以采集所述被运送物料的图像信息并分析物料抓取信息；所述物料抓取信息至少包括抓取点位置信息、抓取姿态信息和目标位置信息；
机器人单元，与所述视觉分析单元通信连接，用以从所述视觉分析单元接收所述抓取点位置信息和抓取姿态信息后，以相应的抓取姿态抓取物料后移送至物料条形码识别及物料移栽单元；
所述物料条形码识别及物料移栽单元，包括扫码器和推料机构；所述扫码器用于扫描物料表面的条形码；所述推料机构用于在扫码完成后将物料推入升降和横移式放料单元的移栽机构中；
所述升降和横移式放料单元，与所述视觉分析单元建立通信连接，用以从所述视觉分析单元接收目标位置信息后，通过升降和横移运动将物料送至转运货架单元中对应的格口；
所述转运货架单元，包括多个供送入物料的格口。
2.根据权利要求1所述的自动入格的机器人播种分拣***，其特征在于：
所述抓取点位置信息和抓取姿态信息的获取方式包括：视觉分析单元通过扫描物料的外形轮廓来获取物料的空间几何信息，据以获取物料的抓取点位置信息和抓取姿态信息；
所述目标位置信息的获取方式包括如下任意一种或多种的组合：
方式1)视觉分析单元通过扫描物料的外形轮廓获取物料的尺寸信息，并根据所述尺寸信息分析得到关联于物料的尺寸级别的目标位置信息；其中，所述转运货架单元设有多层货架，不同层的货架用于容纳不同尺寸级别的物料；
方式2)视觉分析单元通过扫描物料的外形轮廓获取物料的形状信息，并根据所述形状信息分析得到关联于物料的形状类别的目标位置信息；其中，所述转运货架单元设有多层货架，不同层的货架用于容纳不同形状类别的物料；
方式3)视觉分析单元通过扫描物料表面的图形编码来读取物料的目标位置信息。
3.根据权利要求1所述的自动入格的机器人播种分拣***，其特征在于，所述物料条形码识别及物料移栽单元包括：
透光承料平台，供承放物料；
多个侧扫码器，设于透光承料平台的四周；
顶扫码器，设于透光承料平台的正上方；
底扫码器，设于透光承料平台的正下方；
其中，所述机器人单元在将物料移送至所述透光承料平台上后，多个侧扫码器用于扫描物料多个侧面上的条形码；顶扫码器用于扫描物料顶面上的条形码；底扫码器用于透过透光承料平台扫描物料底面的条形码；在扫码完成后，推料机构将物料推入所述升降和横移式放料单元的移栽机构中。
4.根据权利要求1所述的自动入格的机器人播种分拣***，其特征在于，所述物料条形码识别及物料移栽单元包括：
承料平台，供承放物料；
多个侧扫码器，设于承料平台的四周；
顶扫码器，设于承料平台的正上方；
底扫码器，设于承料平台外侧且位于物料移动路径下方；
其中，所述机器人单元移送物料途经底扫码器的正上方扫描区域时，底扫码器扫描物料底面的条形码；在将物料移送至承料平台后，多个侧扫码器用于扫描物料多个侧面上的条形码，顶扫码器用于扫描物料顶面上的条形码；在扫码完成后，推料机构将物料推入所述升降和横移式放料单元的移栽机构中。
5.根据权利要求1所述的自动入格的机器人播种分拣***，其特征在于，所述物料条形码识别及物料移栽单元包括：
承料平台，供承放物料；所述承料平台包括位于较高处传输速度较慢的第一输送线以及位于较低处速度较快的第二输送线；
设于承料平台的四周的多个侧扫码器，用于扫描物料多个侧面上的条形码；
设于承料平台顶部的顶扫码器，用于扫描物料顶面上的条形码；
设于承料平台外侧且位于物料移动路径下方的底扫码器，用于在物料途经其正上方时扫描物料底面上的条形码；
监控相机，设于承料平台上方，用于检测物料件数；
光电传感器，设于承料平台附近，用于检测是否有物料通过；
其中，所述承料平台通过存在高度差和速度差的两条输送线将堆叠物料进行分离；若监控相机的计件数量超过1件，则当光电传感器检测到有物料通过后发送控制信号给移栽料斗，以令移栽料斗将当前物料送入异常格口；若监控相机的计件数量为1件，则当光电传感器检测到有物料通过后发送控制信号给移栽料斗，以令移栽料斗将当前物料送入正常格口。
6.根据权利要求1所述的自动入格的机器人播种分拣***，其特征在于，所述物料条形码识别及物料移栽单元包括：
旋转承料平台，供承放物料；
布设于旋转承料平台侧方相对设置的一对侧扫码器；
设于旋转承料平台顶部的顶扫码器；
设于旋转承料平台外侧且位于物料移动路径下方的底扫码器；
其中，机器人单元移送物料途经底扫码器的正上方扫描区域时，底扫码器扫描物料底面的条形码；在将物料移送至承料平台后，先由一对侧扫码器对物料的其中两个侧面进行条形码扫描，并通过旋转承料平台进行小于180°的旋转后对另外两个侧面进行条形码扫描；在扫码完成后，推料机构将物料推入所述升降和横移式放料单元的移栽机构中。
7.根据权利要求1所述的自动入格的机器人播种分拣***，其特征在于，所述物料条形码识别及物料移栽单元包括：
承料平台，供承放物料；
设于承料平台侧方的一个旋转侧扫码器；
设于承料平台顶部的顶扫码器；
设于承料平台外侧且位于物料移动路径下方的底扫码器；
其中，机器人单元移送物料途经底扫码器的正上方扫描区域时，底扫码器扫描物料底面的条形码；在将物料移送至承料平台后，通过侧扫码器先对物料的其中一个侧面进行条形码扫描，再通过旋转侧扫码器进行小于360°的旋转后，对物料的其它三个侧面进行条形码扫描；在扫码完成后，推料机构将物料推入所述升降和横移式放料单元的移栽机构中。
8.根据权利要求1所述的自动入格的机器人播种分拣***，其特征在于，所述物料条形码识别及物料移栽单元包括：
承料平台，供承放物料；
设于承料平台外侧且位于物料移动路径下方的底扫码器；
设于承料平台顶部的顶扫码器；
设于承料平台侧方的一个旋转的侧扫码器；
其中，机器人单元移送物料途经底扫码器的正上方扫描区域时，底扫码器扫描物料底面的条形码；在将物料移送至承料平台后，通过侧扫码器先对物料的其中一个侧面进行条形码扫描，再通过机器人单元自带的旋转轴转动物料，以使侧扫码器对物料的其它三个侧面进行条形码扫描；在扫码完成后，机器人单元将物料放于承料平台上，并由推料机构推入下一工序，或由机器人单元直接将物料放入下一工序中。
9.根据权利要求3、4、6、7或8所述的自动入格的机器人播种分拣***，其特征在于，所述推料机构包括：气缸机构、推板以及滑槽；所述气缸机构连接并推动所述推板；承料平台位于推板的推动路径上；所述滑槽导向升降和横移式放料单元中的移栽机构；在扫码完成后，气缸机构推动所述推板将承料平台上的物料向外推出，以使物料沿着所述滑槽落入升降和横移式放料单元中的移栽机构中。
10.根据权利要求9所述的自动入格的机器人播种分拣***，其特征在于，所述承料平台的表面呈凹凸相间形状；所述推板与承料平台相接触的端部也呈凹凸相间形状；并且，承料平台的凹部对应接触推板端部的凸部，承料平台的凹部对应接触推板端部的凸部，以通过凹凸交叉的相接方式将薄片物料推出。
11.根据权利要求1所述的自动入格的机器人播种分拣***，其特征在于，所述升降和横移式放料单元包括：升降机构、横移机构、移栽机构；所述移栽机构设于升降机构上；所述升降机构设于横移机构上；所述移栽机构由升降机构带动其做升降运动，并由横移机构带动其做横移运动。
12.根据权利要求11所述的自动入格的机器人播种分拣***，其特征在于，所述移栽机构包括气缸横推式移栽机构，其包括：
接料料斗，用于承接物料；
转角机构，用于连接并旋转所述接料料斗的头部朝向；
入检测传感器，设于所述接料料斗，用于检测是否有物料进入接料料斗，并在检测到有物料进入时将检测信号发送给所述横移机构和升降机构，以令二者做相应的横移运动和升降运动后到达对应格口处；
横推机构，设于所述接料料斗；
横移刮板，设于所述接料料斗，且由所述横推机构推动后将料斗内物料推入转运货架单元的格口内。
13.根据权利要求11所述的自动入格的机器人播种分拣***，其特征在于，所述移栽机构包括皮带输送线式移栽机构，其包括：
接料料斗，用于承接物料；
转角机构，用于连接并旋转所述接料料斗的头部朝向；
入检测传感器，设于所述接料料斗，用于检测是否有物料进入接料料斗，并在检测到有物料进入时将检测信号发送给所述横移机构和升降机构，以令二者做相应的横移运动和升降运动后到达对应格口处；
皮带机构，用于将物料推入转运货架单元的格口内。
14.根据权利要求1所述的自动入格的机器人播种分拣***，其特征在于，所述转运货架单元包括：多层货架，每层货架上设置料框承托板，每层料框承托板设置多个格口；所述格口包括用于放置扫码正常物料的正常格口以及用于放置扫码异常物料的异常格口；其中，所述承托板为可旋转承托板，以通过旋转承托板来改变格口朝向。
15.一种自动入格的机器人播种分拣方法，其特征在于，应用于权利要求1中的视觉分析单元；所述方法包括：
采集来料箱中的物料图像；
根据所述物料图像计算该物料可吸取面的面积尺寸信息以及物料材质分类信息；
根据计算结果选取适用于该物料的吸盘。
16.根据权利要求15所述的机器人播种分拣方法，其特征在于，计算该物料可吸取面物料材质分类信息的过程包括：
收集物料材质数据；
基于收集到的物料材质数据进行人工标定，标定出对应的材质种类；
将标定数据按预设比例分为训练集和测试集；
利用训练集对卷积神经网络进行训练，该卷积神经网络被训练用于输出物料材质种类的预测结果；
利用测试集对训练后的卷积神经网络进行测试，验证模型对物料材质的分类效果；其中，训练及测试完成后的卷积神经网络对当前新来的物料进行材质预测分析。
17.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求15或16所述自动入格的机器人播种分拣方法。
18.一种视觉分析设备，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述设备执行如权利要求15或16所述自动入格的机器人播种分拣方法。
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