本發(fā)明涉及分揀搬運(yùn)機(jī)器人控制，具體涉及一種基于人工智能的分揀搬運(yùn)機(jī)器人及控制方法。

背景技術(shù)：

1、分揀機(jī)器人(sorting?robot)，是一種具備了傳感器、物鏡和電子光學(xué)系統(tǒng)的機(jī)器人，可以快速進(jìn)行貨物分揀。一般都是通過機(jī)械爪夾持貨物，基于人工智能識(shí)別貨物的類別，然后將不同的貨物搬運(yùn)到不同的傳輸帶上。

2、目前分揀搬運(yùn)機(jī)器人搬運(yùn)過程中，都是將搬運(yùn)過程對(duì)應(yīng)參數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)值比較，若不符合標(biāo)準(zhǔn)則判斷異常，此種監(jiān)測(cè)具有一定的滯后性，但是在實(shí)際搬運(yùn)過程中一般分為不同的階段，豎直上升搬運(yùn)階段、豎直下降搬運(yùn)階段、水平左右搬運(yùn)階段和水平前后搬運(yùn)階段等，每個(gè)階段的參數(shù)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值都是有區(qū)別的，因此，本發(fā)明提出一種基于人工智能的分揀搬運(yùn)機(jī)器人及控制方法，對(duì)搬運(yùn)過程的各個(gè)階段進(jìn)行監(jiān)測(cè)比較，并及時(shí)調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)，以保證搬運(yùn)順利進(jìn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于人工智能的分揀搬運(yùn)機(jī)器人及控制方法，解決上述技術(shù)問題。

2、一種基于人工智能的分揀搬運(yùn)機(jī)器人，包括：運(yùn)行組件、運(yùn)行組件參數(shù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、狀態(tài)評(píng)估模塊和運(yùn)行組件控制模塊；

3、所述運(yùn)行組件包括夾持單元和搬運(yùn)單元，所述夾持單元用于夾持不同規(guī)格的貨物，所述搬運(yùn)單元用于將貨物轉(zhuǎn)移至目標(biāo)位置；

4、所述運(yùn)行參數(shù)采集模塊，用于監(jiān)測(cè)分揀搬運(yùn)機(jī)器人在搬運(yùn)過程中狀態(tài)參數(shù)，所述狀態(tài)參數(shù)包括夾持單元在夾持點(diǎn)位的作用力和搬運(yùn)單元的移動(dòng)速度；

5、所述數(shù)據(jù)分析模塊，用于對(duì)運(yùn)行參數(shù)采集模塊采集的參數(shù)進(jìn)行分析處理，獲得運(yùn)行組件的狀態(tài)系數(shù)；

6、所述狀態(tài)評(píng)估模塊，用于根據(jù)運(yùn)行組件的狀態(tài)系數(shù)判斷運(yùn)行組件的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)；

7、所述運(yùn)行組件控制模塊，包括夾持點(diǎn)位作用力控制單元和搬運(yùn)單元移動(dòng)速度控制單元，用于根據(jù)運(yùn)行組件的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)分別通過夾持點(diǎn)位作用力控制單元和搬運(yùn)單元移動(dòng)速度控制單元對(duì)夾持點(diǎn)位作用力和搬運(yùn)單元移動(dòng)速度進(jìn)行控制調(diào)整。

8、作為本發(fā)明方案的進(jìn)一步描述，所述數(shù)據(jù)分析模塊的工作過程包括：

9、根據(jù)搬運(yùn)物品時(shí)的不同階段，將搬運(yùn)物品進(jìn)行階段劃分，獲取每個(gè)階段夾持點(diǎn)位的作用力隨時(shí)間實(shí)際變化曲線f(t)及搬運(yùn)單元的移動(dòng)速度隨時(shí)間實(shí)際變化曲線v(t)；

10、將各個(gè)階段夾持點(diǎn)位的作用力隨時(shí)間實(shí)際變化曲線f(t)及搬運(yùn)單元的移動(dòng)速度隨時(shí)間實(shí)際變化曲線v(t)分別與各個(gè)階段夾持點(diǎn)位的作用力隨時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)變化曲線f0(t)及搬運(yùn)單元的移動(dòng)速度隨時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)變化曲線v0(t)對(duì)比，并結(jié)合f(t)與v(t)之間的關(guān)系計(jì)算運(yùn)行組件的狀態(tài)系數(shù)。

11、作為本發(fā)明方案的進(jìn)一步描述，所述運(yùn)行組件的狀態(tài)系數(shù)的具體計(jì)算過程包括：

12、根據(jù)各個(gè)階段夾持點(diǎn)位的作用力隨時(shí)間實(shí)際變化曲線f(t)與各個(gè)階段夾持點(diǎn)位的作用力隨時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)變化曲線f0(t)計(jì)算夾持單元狀態(tài)系數(shù)：

13、

14、根據(jù)各個(gè)階段搬運(yùn)單元的移動(dòng)速度隨時(shí)間實(shí)際變化曲線v(t)與各個(gè)階段搬運(yùn)單元的移動(dòng)速度隨時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)變化曲線v0(t)計(jì)算搬運(yùn)單元狀態(tài)系數(shù)：

15、

16、通過下式(3)計(jì)算運(yùn)行組件的狀態(tài)系數(shù)：

17、k＝a1kv+a2kμ+a3kfv；??(3)

18、將式(1)和(2)代入式(3)計(jì)算得到過程系數(shù)k；

19、式中，n為階段的數(shù)量，i∈[1，n]，fi(t)為第i階段夾持點(diǎn)位的作用力隨時(shí)間實(shí)際變化曲線，fi0(t)為第i階段夾持點(diǎn)位的作用力隨時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)變化曲線，vi(t)為第i階段搬運(yùn)單元的移動(dòng)速度隨時(shí)間實(shí)際變化曲線，vi0(t)為第i階段搬運(yùn)單元的移動(dòng)速度隨時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)變化曲線，αi為第i階段夾持點(diǎn)位的作用力對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，βi為第i個(gè)階段搬運(yùn)單元的移動(dòng)速度對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，ti～ti+δti為第i個(gè)階段對(duì)應(yīng)的時(shí)長(zhǎng)，a1、a2和a3為權(quán)重系數(shù)，kf為夾持單元狀態(tài)系數(shù)，kv為搬運(yùn)單元狀態(tài)系數(shù)，kfv為夾持單元-搬運(yùn)單元關(guān)聯(lián)狀態(tài)系數(shù)，k為運(yùn)行組件的狀態(tài)系數(shù)。

20、作為本發(fā)明方案的進(jìn)一步描述，所述夾持單元-搬運(yùn)單元關(guān)聯(lián)狀態(tài)系數(shù)kfv通過下式獲得：

21、

22、作為本發(fā)明方案的進(jìn)一步描述，所述狀態(tài)評(píng)估模塊的工作過程包括：

23、將狀態(tài)系數(shù)kf、kv分別與對(duì)應(yīng)閾值進(jìn)行比對(duì)：

24、若存在不滿足閾值條件狀態(tài)系數(shù)項(xiàng)，則針對(duì)狀態(tài)系數(shù)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行組件單元進(jìn)行調(diào)整；

25、若均滿足對(duì)應(yīng)閾值條件，則將運(yùn)行組件的狀態(tài)系數(shù)k與運(yùn)行組件的狀態(tài)系數(shù)預(yù)設(shè)閾值區(qū)間進(jìn)行比對(duì)：

26、若k不屬于運(yùn)行組件的狀態(tài)系數(shù)預(yù)設(shè)閾值區(qū)間，則判斷搬運(yùn)過程存在異常，則立即通過運(yùn)行組件控制模塊關(guān)閉運(yùn)行組件；

27、否則，則判斷搬運(yùn)過程正常。

28、作為本發(fā)明方案的進(jìn)一步描述，所述運(yùn)行組件控制模塊的工作過程包括：

29、當(dāng)夾持單元狀態(tài)系數(shù)kf不滿足閾值條件時(shí)，將與目標(biāo)值比較，若大于等于目標(biāo)值，則立即通過運(yùn)行組件控制模塊關(guān)閉運(yùn)行組件，若小于目標(biāo)值，則通過運(yùn)行組件控制模塊調(diào)節(jié)夾持點(diǎn)位的作用力；

30、當(dāng)搬運(yùn)單元狀態(tài)系數(shù)kv不滿足閾值條件時(shí)，將與目標(biāo)值比較，若大于等于目標(biāo)值，則立即通過運(yùn)行組件控制模塊關(guān)閉運(yùn)行組件，若小于目標(biāo)值，則通過運(yùn)行組件調(diào)節(jié)控制模塊搬運(yùn)單元的移動(dòng)速度；

31、式中，[kf1，kf2]為夾持單元狀態(tài)系數(shù)kf的預(yù)設(shè)閾值區(qū)間，[kv1，kv2]搬運(yùn)單元狀態(tài)系數(shù)kv的預(yù)設(shè)閾值區(qū)間。

32、作為本發(fā)明方案的進(jìn)一步描述，所述通過運(yùn)行組件控制模塊調(diào)節(jié)夾持點(diǎn)位的作用力的過程包括：

33、獲取當(dāng)前時(shí)刻夾持點(diǎn)位的作用力f0，通過下式計(jì)算夾持點(diǎn)位的作用力；

34、當(dāng)kf大于kf2時(shí)，夾持點(diǎn)位的作用力為f1：

35、f1＝f0-ρ*(kf-kf2)；

36、當(dāng)kf小于kf1時(shí)，夾持點(diǎn)位的作用力為f2：

37、f2＝f0+ρ*(kf1-kf)；

38、式中，ρ為轉(zhuǎn)換系數(shù)，用于同參。

39、作為本發(fā)明方案的進(jìn)一步描述，所述通過運(yùn)行組件控制模塊調(diào)節(jié)運(yùn)行組件調(diào)節(jié)控制模塊搬運(yùn)單元的移動(dòng)速度的過程包括：

40、獲取當(dāng)前時(shí)刻塊搬運(yùn)單元的移動(dòng)速度v0，通過下式計(jì)算搬運(yùn)單元的移動(dòng)速度；

41、當(dāng)kv大于kv2時(shí)，搬運(yùn)單元的移動(dòng)速度為v1：

42、v1＝v0-σ*(kv-kv2)；

43、當(dāng)kv小于kv1時(shí)，搬運(yùn)單元的移動(dòng)速度為f2：

44、v2＝v0+σ*(kv1-kf)；

45、式中，σ為轉(zhuǎn)換系數(shù)，用于同參。

46、一種人工智能的分揀搬運(yùn)機(jī)器人的控制方法，所述方法包括如下步驟：

47、步驟s1、根據(jù)搬運(yùn)物品時(shí)的不同階段，將搬運(yùn)物品進(jìn)行階段劃分；

48、步驟s2、獲取每個(gè)階段夾持點(diǎn)位的作用力隨時(shí)間實(shí)際變化曲線f(t)及搬運(yùn)單元的移動(dòng)速度隨時(shí)間實(shí)際變化曲線v(t)；

49、步驟s3、分別計(jì)算夾持單元狀態(tài)系數(shù)、搬運(yùn)單元狀態(tài)系數(shù)和夾持單元-搬運(yùn)單元關(guān)聯(lián)狀態(tài)系數(shù)；

50、步驟s4、根據(jù)夾持單元狀態(tài)系數(shù)、搬運(yùn)單元狀態(tài)系數(shù)和夾持單元-搬運(yùn)單元關(guān)聯(lián)狀態(tài)系數(shù)計(jì)算運(yùn)行組件的狀態(tài)系數(shù)；

51、步驟s5、將狀態(tài)系數(shù)kf、kv分別與對(duì)應(yīng)閾值進(jìn)行比對(duì)，若存在不滿足閾值條件狀態(tài)系數(shù)項(xiàng)，則針對(duì)狀態(tài)系數(shù)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行組件單元進(jìn)行調(diào)整；

52、步驟s6、若狀態(tài)系數(shù)kf、kv均滿足對(duì)應(yīng)閾值條件則將運(yùn)行組件的狀態(tài)系數(shù)k與運(yùn)行組件的狀態(tài)系數(shù)預(yù)設(shè)閾值區(qū)間進(jìn)行比對(duì)；

53、步驟s7、若k不屬于運(yùn)行組件的狀態(tài)系數(shù)預(yù)設(shè)閾值區(qū)間，則判斷搬運(yùn)過程存在異常，則立即通過運(yùn)行組件控制模塊關(guān)閉運(yùn)行組件；否則，則判斷搬運(yùn)過程正常。

54、本發(fā)明的有益效果：

55、本發(fā)明通過運(yùn)行組件參數(shù)采集模塊采集搬運(yùn)過程中各個(gè)階段的過程參數(shù)，然后通過數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)采集的參數(shù)進(jìn)行分析獲得搬運(yùn)過程中夾持單元狀態(tài)、搬運(yùn)單元狀態(tài)和夾持單元-搬運(yùn)單元關(guān)聯(lián)狀態(tài)，并綜合分析運(yùn)行組件的狀態(tài)，然后，通過狀態(tài)評(píng)估模塊對(duì)運(yùn)行組件的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，判斷搬運(yùn)過程中運(yùn)行組件是否存在異常，并對(duì)夾持單元狀態(tài)、搬運(yùn)單元狀態(tài)分別評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以保證搬運(yùn)順利進(jìn)行。