[发明专利]一种集装箱搬运机器人轨迹控制方法

说明书

本发明涉及一种集装箱搬运机器人轨迹控制方法。在现有的自动化搬运设备中，往往采用一台搬运机器人对集装箱进行搬运，由于搬运设备体积较大，且其转弯半径较大，运动不灵活，不适合在狭小空间范围内使用。本发明采用了两台搬运设备对集装箱进行搬运，控制系统会实时接收相机采集到的机器人行进路线上的车道线信息，然后根据接收到的车道线信息进行高速的运算，计算出各个轮子的速度和打角，实现对搬运机器人的轨迹控制。该方法采用了两台搬运设备，搬运设备体积相对较小，其转弯半径较小，运动灵活。此外，由于两台搬运设备往往呈对称结构分布于集装箱前后侧，因此在计算出一台设备的轨迹控制策略后便可以方便得出另一台搬运设备的轨迹控制策略。

技术领域

本发明属于集装箱运输领域，具体涉及一种集装箱搬运机器人轨迹控制方法。

背景技术

集装箱运输行业在现代化物流产业中占据着重要的地位，实现搬运设备对集装箱的自动化搬运也是现代集装箱运输行业发展的趋势，因此，对于搬运设备的轨迹控制方法的研究，也是集装箱运输领域的一个重要课题。在集装箱搬运机器人的轨迹控制过程中，首先控制系统会接收相机采集到的机器人行进路线上的车道线信息，然后根据实时接收到的车道线信息进行高速的运算，计算出各个轮子的速度和打角，并在此基础上实现对搬运机器人的轨迹控制。目前，集装箱搬运机器人轨迹控制方法主要有：1)传统人工操作的轨迹控制方法；2)基于单机器人的轨迹控制方法；3)基于主从双机器人的轨迹控制方法。

传统人工操作的轨迹控制方法，该方法为传统集装箱运输行业里利用工人对搬运设备进行实时控制，但由于培养一名工人需要花费大量人力物力成本，且工人无法进行长时间高负荷的工作。此外，在需要高精度作业的场合，工人往往也无法达到作业要求。

基于单机器人的轨迹控制方法，这是集装箱搬运领域的一种自动化控制方法，利用一台搬运机器人将集装箱进行抬起，并实时计算出机器人的运输轨迹。由于该方法只采用了一台搬运设备，搬运设备体积往往较大，而且其转弯半径较大，运动不灵活，因此不适合在狭小空间范围内使用。

基于主从双机器人的轨迹控制方法，该方法利用两台搬运机器人将集装箱进行抬起，并实时计算出机器人的运输轨迹。由于该方法采用了两台搬运设备，搬运设备体积相对较小，而且其转弯半径较小，运动灵活。此外，由于两台搬运设备往往呈对称结构分布于集装箱前后侧，因此在计算出一台设备的轨迹控制策略后便可以方便得出另一台搬运设备的轨迹控制策略。

发明内容

本发明采用两台结构相同的四舵轮系统搬运机器人，在集装箱搬运过程中，其分别呈对称分布于集装箱前后两侧，利用安装在主搬运机器人上的相机对前方车道线信息进行实时采集并发送给控制系统，控制系统根据车道线信息实时计算出主搬运机器人和从搬运机器人的舵轮速度和打角，同时通过无线模块将控制参数发送给从搬运机器人，从而完成主从搬运机器人的同步轨迹控制。具体步骤是：

步骤(1)按照如下方式建立XOY直角坐标系：以集装箱正中心为原点O，过原点O以水平向右为X轴正方向，以水平向前为Y轴正方向；

记主搬运机器人的四个舵轮分别为1、2、3、4，记从搬运机器人的四个舵轮分别为5、6、7、8；其中1、2、5、6号轮与X轴垂直距离为d₁，与Y轴垂直距离为d₄；3、4、7、8号轮与X轴垂直距离为d₂，与Y轴垂直距离为d₃；记相机在Y轴方向上与原点O的距离为L₂；

步骤(2)使用安装在主搬运机器人上的相机拍摄一张前方车道线图像并通过高速Ethernet接口传输给控制系统；

步骤(3)控制系统接收车道线图像后，对车道线类型进行判断，针对判断出的直线、折线和曲线三种不同车道线类型，控制系统会制定不同的控制策略；具体如下：