一种智能装车系统的机器人路径规划方法与流程

本发明属于智能装车系统技术领域，尤其涉及一种智能装车系统的机器人路径规划方法。

背景技术：

在智能装车系统中，机器人固定安装滑动小车上，滑动小车安装在直线滑轨上，机器人由小车带动在滑轨上运动，按照已规划好的垛形进行袋装物料装车并且每个装车节拍只完成两包物料装车；

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：由于每个装车节拍都需要移动滑动小车，会出现效率低且滑轨长时间磨损容易损坏等问题。每个装车节拍都需要移动小车，整辆货车装车大约需要300个节拍，则需要移动300次滑动小车，导致装车效率低且机械磨损问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用机器人的大范围工作空间智能规划小车移动的次数，实现每一个装车路径最优，进而提高效率的智能装车系统的机器人路径规划方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种智能装车系统的机器人路径规划方法，包括如下步骤：

1)垛形规划模块生成一系列世界坐标系下的装车坐标；

2)计算装车坐标中y、z最大值ymax，zmax；

3)根据ymax，zmax以及机器人的连杆参数模型计算机器人在x方向能摆动的最大角度α，为避免机器人运行在极限位置，使得摆动角度θ＝0.95*α；

4)机器人在摆动角度θ下进行坐标1码放时，则滑动小车位置xcar＝x+y*tanθ，此时机器人的x轴方向工作范围为(x,x+2*y*tanθ)；

5)判断坐标2n+1的x坐标是否在机器人x轴工作范围内，若在，则不移动滑动小车，对坐标2n+1、坐标2n+2位置进行装车；若不在，则根据坐标2n+1的x坐标重新计算小车位置xcar，并更新此时机器人x轴方向工作范围；

6)重复步骤5，完成货车第一层货物的码放；

7)进行第二层货物装车时，从货车尾部向货车头部装车，此时机器人在摆动角度θ下进行货物一的码放时，则此时滑动小车位置xcar＝x-y*tanθ，此时机器人x轴方向的工作范围为(x-2*y*tanθ,x)；

8)将第二层货物码放坐标进行步骤5)判断，完成第二层货物码放；

9)奇数层按照第一层的计算规则进行滑动小车位置计算及机器人位姿计算，偶数层按照第二层的计算规则进行滑动小车位置及机器人位姿计算。

机器人固定安装在滑动小车上，滑动小车安装在直线滑轨上，机器人由小车带动在滑轨上运动。

滑动小车的移动次数小于100次。

滑动小车的移动次数为50次。

根据货车停放的实际位置规划滑动小车及机器人的位置。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果，利用机器人的大范围工作空间智能规划小车移动的次数，实现每一个装车路径最优，进而提高效率。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的智能装车系统的机器人路径规划方法的原理图，图中x表示机器人对货物的装车位置坐标。

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，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，一种智能装车系统的机器人路径规划方法，包括如下步骤：

1、垛形规划模块生成一系列世界坐标系下的装车坐标(x,y,z)；

2、计算装车坐标中y、z最大值ymax，zmax；

3、根据ymax，zmax以及机器人的连杆参数模型计算机器人在x方向能摆动的最大角度α，为避免机器人运行在极限位置，使得摆动角度θ＝0.95*α；

4、机器人在摆动角度θ下进行坐标1码放时，则滑动小车位置xcar＝x+y*tanθ，此时机器人的x轴方向工作范围为(x,x+2*y*tanθ)；

5、判断坐标2n+1的x坐标是否在机器人x轴工作范围内，若在，则不移动滑动小车，对坐标2n+1、坐标2n+2位置进行装车；若不在，则根据坐标2n+1的x坐标重新计算小车位置xcar，并更新此时机器人x轴方向工作范围，重复步骤4，完成货车第一层货物的码放；

6、进行第二层货物装车时，为提高效率，从货车尾部向货车头部装车，此时机器人在摆动角度θ下进行货物1的码放时，则此时滑动小车位置xcar＝x-y*tanθ，此时机器人x轴方向的工作范围为(x-2*y*tanθ,x)；

7、将第二层货物码放坐标进行步骤4判断，完成第二层货物码放；

8、以此类推，奇数层按照第一层的计算规则进行滑动小车位置计算及机器人位姿计算，偶数层按照第二层的计算规则进行滑动小车位置及机器人位姿计算。

可根据货车停放的实际位置规划滑动小车及机器人的位置。解决滑动小车次数过多造成的效率低下及机械磨损问题。

大大减少滑动小车的移动次数，并根据实际装车验证可将300个移动次数降低至50次，不仅提高装车效率而且减少了滑轨的机械磨损。

采用上述的结构后，利用机器人的大范围工作空间自适应规划滑动小车移动次数以达到最优装车路径；减少滑动小车移动次数，提高装车效率；减少滑动小车移动次数，减少滑轨机械磨损。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种智能装车系统的机器人路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)垛形规划模块生成一系列世界坐标系下的装车坐标；

2)计算装车坐标中y、z最大值ymax，zmax；

3)根据ymax，zmax以及机器人的连杆参数模型计算机器人在x方向能摆动的最大角度α，为避免机器人运行在极限位置，使得摆动角度θ＝0.95*α；

4)机器人在摆动角度θ下进行坐标1码放时，则滑动小车位置xcar＝x+y*tanθ，此时机器人的x轴方向工作范围为(x,x+2*y*tanθ)；

5)判断坐标2n+1的x坐标是否在机器人x轴工作范围内，若在，则不移动滑动小车，对坐标2n+1、坐标2n+2位置进行装车；若不在，则根据坐标2n+1的x坐标重新计算小车位置xcar，并更新此时机器人x轴方向工作范围；

6)重复步骤5，完成货车第一层货物的码放；

7)进行第二层货物装车时，从货车尾部向货车头部装车，此时机器人在摆动角度θ下进行货物一的码放时，则此时滑动小车位置xcar＝x-y*tanθ，此时机器人x轴方向的工作范围为(x-2*y*tanθ,x)；

8)将第二层货物码放坐标进行步骤5)判断，完成第二层货物码放；

9)奇数层按照第一层的计算规则进行滑动小车位置计算及机器人位姿计算，偶数层按照第二层的计算规则进行滑动小车位置及机器人位姿计算。

2.如权利要求1所述的智能装车系统的机器人路径规划方法，其特征在于，机器人固定安装在滑动小车上，滑动小车安装在直线滑轨上，机器人由小车带动在滑轨上运动。

3.如权利要求2所述的智能装车系统的机器人路径规划方法，其特征在于，滑动小车的移动次数小于100次。

4.如权利要求3所述的智能装车系统的机器人路径规划方法，其特征在于，滑动小车的移动次数为50次。

5.如权利要求4所述的智能装车系统的机器人路径规划方法，其特征在于，根据货车停放的实际位置规划滑动小车及机器人的位置。

技术总结
本发明公开了一种智能装车系统的机器人路径规划方法，利用机器人的大范围工作空间智能规划小车移动的次数，实现每一个装车路径最优，进而提高效率，解决滑动小车次数过多造成的效率低下及机械磨损问题。

技术研发人员：张星宇;陈健;樊璇;李龙;高云峰;曹雏清
受保护的技术使用者：芜湖哈特机器人产业技术研究院有限公司
技术研发日：2019.12.31
技术公布日：2020.04.28