一种无人超市取放货机器人及自动上货方法与流程

本发明涉及无人超市领域，特别涉及一种无人超市取放货机器人及自动上货方法。

背景技术：

随着科技的进步和时代的发展，人工智能技术和机器人将会越来越多的走进普通老百姓的日常生活，近一两年，无人超市概念的兴起带动了一大批机器人相关的科技成果的转化落地和民用转化。

目前无人超市都采用开放式的环境，即人可以自由进出无人超市进行取货，在出门时自动结算，这种方式虽然效率很高且操作简单，但是仍然需要人工上货，操作不便，所以在这种情况出现时，利用机器人技术来实现自动取放货是一种比较稳妥的方式。

但由于收放货机器人要有一定的灵活性和可移动性、足够的兼容范围以及足够的安全性，现有技术的超市取放货机器人无法满足时下无人超市对机器人的技术需求，需要一种新的机器人来满足日益增长的需求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是现有技术的超市取放货机器人无法满足时下无人超市对机器人的技术需求。

为了解决上述技术问题，本发明中披露了一种无人超市取放货机器人及自动上货方法，本发明的技术方案是这样实施的：

一种无人超市取放货机器人，包括电源、自主导航小车、设置在所述自主导航小车上的基座以及设置在所述基座上的机器人；所述基座上设有用于控制所述机器人的机器人控制器；所述基座上设有支架，所述支架远离所述基座一端设有视觉相机；所述机器人远离所述基座一端设有抓取装置；所述抓取装置上设有智能相机；所述基座上设有用于控制抓取装置开合的空气压缩机、控制视觉相机的视觉相机控制器以及控制智能相机的智能相机控制器；所述基座上设有用于放置商品的放置框。

优选地，所述抓取装置为柔性抓取装置。

优选地，所述自主导航小车上设有万向轮。

优选地，所述视觉相机为3d视觉相机；所述智能相机为2d智能相机。

优选地，所述视觉相机的图像采集范围为水平面800mm*600mm范围内，图像处理时间不超过0.1s。

优选地，所述机器人为六自由度机器人，所述机器人重复定位精度不大于0.2mm。

优选地，所述基座与所述自主导航小车、所述支架与所述基座、所述机器人和所述基座之间均通过螺栓连接。

一种无人超市取放货机器人的自动上货方法，应用于上述任意一项所述的一种无人超市取放货机器人，包括以下步骤：

s1：手动或自动方式把商品放置在所述放置框内；

s2：所述视觉相机采集所述商品存放框内随机摆放的商品的三维数据，并通过以太网的方式传输给所述视觉相机控制器，获得所述机器人需要的抓取位置数据；

s3：所述机器人带动所述智能相机对抓取的商品进行拍照取像，并与无人超市数据库相互之间的数据交换，确认该商品种类以及需要摆放货架上的准确位置数据；

s4：所述机器人根据抓取位置数据，带动所述抓取装置抓取商品；

s5：所述自主导航小车获得的所述准确摆放位置数据，自动移动到该位置所属的货架旁边；

s6：所述机器人带动所述智能相机对货架进行拍照，获取货架上已有的其他商品的摆放位置数据，所述智能相机控制器对数据进行处理之后通过以太网传输给所述机器人，所述机器人接收到数据之后进行转换，获得所述机器人的运动轨迹。

s7：所述机器人带动所述抓取装置将商品摆放到货架上的特定位置上；

s8：所述机器人带动所述智能相机对摆放好商品之后的货架进行拍照，判断商品摆放位置是否准确。

实施本发明的有益效果是：

1、能够对各类商品进行自动上架和下架，以降低工作人员的劳动强度，提高工作效率，降低无人超市的管理成本，具有相应的灵活性和可移动性、足够的兼容范围以及足够的安全性，能够满足无人超市的需求；

2、系统可以一直放置在无人商店内，可以减少商品丢失和损坏等风险，方便实用；

3、通过系统内数据算法升级可以实现夜间安全监控、商品自动盘点的升级功能，具有广泛的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1的结构示意图；

图2为实施例1中用于体现放置框的结构示意图。

在上述附图中，各图号标记分别表示：

1-自主导航小车；2-基座；21-支架；22-视觉相机；23-视觉相机控制器；3-机器人；31-机器人控制器；4-抓取装置；41-智能相机；42-智能相机控制器；5-空气压缩机；6-放置框。

具体实施方式

下面将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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：在一个具体的实施方式中，一种无人超市取放货机器人，如图1和图2，包括电源、自主导航小车1、设置在自主导航小车1上的基座2以及设置在基座2上的机器人3；基座2上设有用于控制机器人3的机器人控制器31；基座2上设有支架21，支架21远离基座2一端设有视觉相机22；机器人3远离基座2一端设有抓取装置4；抓取装置4上设有智能相机41；基座2上设有用于控制抓取装置4开合的空气压缩机5、控制视觉相机22的视觉相机控制器23以及控制智能相机41的智能相机控制器42；基座2上设有用于放置商品的放置框6。

在上述的实施方式中，在商品的自动上货过程中，通过视觉相机22和视觉相机控制器23，对放置在放置框6内需要上货的商品进行数据获取，通过计算后得到商品的外形数据和位置数据，机器人3根据这些数据来调整运动轨迹，自动调整姿态和位置，控制抓取装置4来实现商品的自动放货，随机摆放的各类商品被逐个识别并抓取，并根据货架上的状态确定摆放位置，最后商品被机器人3逐一摆放上架，完成无人超市商品的自动上货。

对于商品的自动获取过程，无人超市的订单系统下发需要拾取商品的数据至智能相机控制器42，包括该商品所存放的货架位置信息，机器人控制器31根据传输获得的该货架信息，与地图系统做匹配，控制自主导航小车1移动到所需要取货的货架旁边，通过智能相机41对所拍摄到的商品进行图像识别，并计算得到商品位置数据，控制机器人3带动抓取装置，根据智能相机控制器31输出的商品位置数据，调整机器人3姿态完成商品的取货动作，最后放置到放置框内。

在上述的实施方式中，该机器人系统能够对各类商品进行自动上架和下架，具有非常广泛的适用范围，可以降低工作人员的劳动强度，提高工作效率，降低无人超市的管理成本，同时由于机器人系统可以一直放置在无人商店内，可以减少商品丢失和损坏等风险，方便实用，具有相应的灵活性和可移动性、足够的兼容范围以及足够的安全性，能够满足无人超市的需求。

在一个优选地实施方式中，抓取装置4为柔性抓取装置4，抓取装置4可以是现有技术中任意一种能够实现商品抓取功能的装置，可以根据实际使用环境尺寸选择相应合适尺寸的抓取装置4，抓取装置4设为柔性，主要是为了在实现抓取功能的同时减少对抓取的商品表面的破坏，减少商品在抓取过程中造成的损失，减少损耗成本。

在一个优选地实施方式中，自主导航小车1上设有万向轮，设置万向轮可以实现自主导航小车1在各个方向的移动、旋转等，可以实现前后移动、左右转弯，具有双重避障安全设置，方便自主导航小车1能够在无人超市内自由移动，进而方便移动到货架各个位置上抓取商品，同时提高自主导航小车1运动过程中的安全性，在本具体实施例中，自主导航小车1的导航方式为slam导航，无轨化行走，现有技术中其他导航方式均可适用。

在一个优选的实施方式中，视觉相机22为3d视觉相机，3d视觉相机用于采集商品的外形尺寸、颜色信息以及位置信息，这些商品都随机的摆放在放置框之内，因此需要3d视觉相机更准确地采集商品的信息数据，智能相机41为2d智能相机，智能相机用于采集货架的环境信息以及验证商品放置位置，使用2d可以降低成本，方便实用，当然，也可以使用3d相机，视觉相机22和智能相机41均为现有技术中的相机，可根据使用情况选择相应合适的相机，视觉相机控制器23与视觉相机22配合，现有技术中能够实现控制视觉相机22的控制器均可，智能相机41由智能相机控制器42控制，现有技术中其他能够实现控制效果也可，在此不作赘述。

在一个优选实施方式中，视觉相机22的图像采集范围为水平面800mm*600mm范围内，图像处理时间不超过0.1s，在本具体实施方式中，垂直高度为800-1200mm范围，识别精度不大于0.1mm，限制视觉相机22的采集范围主要是为了减少多个商品之间的相互干扰，通过机器人控制器31控制机器人3抓取商品至视觉相机22的图像采集范围内，提高对商品信息采集的准确性，减少由于信息干扰产生上货位置数据错误的情况。

在一个优选地实施方式中，机器人为六自由度机器人3，机器人3重复定位精度不大于0.2mm，在本具体实施方式中，终端负载不小于5kg，重量不大于27kg，六自由度机器人是一种典型的工业机器人，使用六自由度机器人可以完成精准定位，方便对待上架的图书初始位置和终点位置的定位。

在一个优选地实施方式中，基座2与自主导航小车1、支架21与基座2、机器3人和基座2之间均通过螺栓连接，本发明所述的系统连接部分均可采用螺栓连接，一方面可以保证连接的稳定性，另一方面可以方便拆卸，当部分部件出现故障时方便更换，延长该系统的使用寿命，减少损耗成本。

实施例2：一种无人超市取放货机器人的自动上货方法，应用于上述任意一项所述的一种无人超市取放货机器人，包括以下步骤：

s1：手动或自动方式把商品放置在所述放置框6内；

s2：所述视觉相机22采集所述商品存放框内随机摆放的商品的三维数据，并通过以太网的方式传输给所述视觉相机控制器23，获得所述机器人3需要的抓取位置数据；

s3：所述机器人3带动所述智能相机41对抓取的商品进行拍照取像，并与无人超市数据库相互之间的数据交换，确认该商品种类以及需要摆放货架上的准确位置数据；

s4：所述机器人3根据抓取位置数据，带动所述抓取装置4抓取商品；

s5：所述自主导航小车1获得的所述准确摆放位置数据，自动移动到该位置所属的货架旁边；

s6：所述机器人3带动所述智能相机41对货架进行拍照，获取货架上已有的其他商品的摆放位置数据，所述智能相机控制器42对数据进行处理之后通过以太网传输给所述机器人3，所述机器人3接收到数据之后进行转换，获得所述机器人3的运动轨迹。

s7：所述机器人3带动所述抓取装置4将商品摆放到货架上的特定位置上；

s8：所述机器人3带动所述智能相机41对摆放好商品之后的货架进行拍照，判断商品摆放位置是否准确。

在上述实施方式中，可以实现无人超市商品的自动上架，降低工作人员的劳动强度，本发明所述的系统，每小时可以自动摆放超过120件商品，完全可以满足无人超市的使用要求，根据实际应用场景实测，达到同样效率的情况下，本发明可以替代不少于2个人，除此之外，本发明所述的系统可以在夜间进行工作，可以实现无人超市24小时运营.

实施例3：一种无人超市取放货机器人的自动取货方法，应用于上述任意一项所述的一种无人超市取放货在机器人，包括以下步骤：

s1：无人超市的订单系统自动下发所要抓取的商品信息；

s2：所述自主导航小车1接收商品信息数据，自动移动到所对应的货架旁边；

s3：所述机器人3带动所述智能相机41对货架上的商品进行拍照，判断是否与无人超市数据库内的模板一致，并计算出商品位置信息；

s4：所述智能相机41对贴于货架上的商品二维码或条形码进行图像采集，通过与无人超市订单系统比对并确认；

s5：所述机器人3带动所述抓取装置，根据智能相机控制器42计算得到的商品位置数据，调整机器人3姿态实现抓取动作，放到所述放置框6内.

在上述的实施方式中，可以实现无人超市内商品的自动下架，与上述自动上架方法相结合，进而可以实现在无人超市内商品的自动上架和下架，方便无人超市的商品整理，减少人工操作，降低无人超市的管理成本，同时由于机器人系统可以24小时在无人超市内，可以避免商品丢失和损坏等风险，除此之外在升级软件的情况下，本发明所述机器人系统可以实现夜间安全监控、商品自动盘点的升级功能，具有广泛的适用性。

上述列举的各种实施例，在不矛盾的前提下，可以相互组合实施，本领域技术人员可结合附图和上文对实施例的解释，作为对不同实施例中的技术特征进行组合的依据。

需要指出的是，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。