[发明专利]一种基于全方位轮的模块化智能物流系统及其控制方法

权利要求书

1.一种基于全方位轮的模块化智能物流系统，其特征在于，包括：

由多个智能物流模块组合形成的输送平面，通过多个智能物流模块的接力实现对物料的输送、分拣以及合流，其中，每个智能物流模块均包括：

固定框架，所述固定框架上开有多个孔，每个孔中设有一个全方位减速驱动轮，并且所述全方位减速驱动轮的部分轮体伸出所述固定框架的上表面设置，通过多个全方位减速驱动轮上轮体的摩擦力共同作用于物料，通过对多个驱动轮旋转速度及方向的协同控制对物料实现以下目的：

第一、驱动物料自转以调整姿态；

第二、独立将物料按需要向多个方向定向输送；

第三、通过物料配送路径的规划，实现多个智能物流模块的接力传送；

物联网数据采集装置，设置在所述智能物流模块上，用于判断智能物流模块上方是否有物料及物料种类；

当智能物流模块上方无物料时，各智能物流模块进入低功耗模式；

当智能物流模块上方有物料时，根据物料种类向各自所需方向传送物料。

2.根据权利要求1所述的基于全方位轮的模块化智能物流系统，其特征在于，所述固定框架包括：

底板；

面板，通过支撑杆与所述底板支撑连接，面板上开有多个孔，每个孔中设有一个全方位减速驱动轮机构，每个全方位减速驱动轮机构中的轮体一部分均通过所述孔穿过所述面板，从而与物料接触。

3.根据权利要求1所述的基于全方位轮的模块化智能物流系统，其特征在于，所述物联网数据采集装置是RFID读卡器、接近开关、二维码/条形码读卡器以及摄像头中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的基于全方位轮的模块化智能物流系统，其特征在于，单个智能物流模块上的所述全方位减速驱动轮的数量为4个，4个所述全方位减速驱动轮绕所述面板的中心对称设置。

5.根据权利要求1所述的基于全方位轮的模块化智能物流系统，其特征在于，所述全方位减速驱动轮机构包括：

电机，安装板，全方位减速驱动轮；

电机与全方位减速驱动轮输入端连接，电机带动全方位减速驱动轮旋转；

安装板为L型安装板，L型安装板一端与所述底板固定连接，另一端与全方位减速驱动轮上的第一壳体固定连接。

6.按照权利要求4或5所述基于全方位轮的模块化智能物流系统的物料传送方向控制方法，以中心布置智能物流模块为例，为了使基于全方位轮的智能物流模块具备将物料向多个方向传送的能力，必须对四个驱动轮组件协同控制，而物料所能传送的方向由全方位减速驱动轮采用的电机类型决定，

(a)全方位减速驱动轮采用非伺服电机时的物料传送方向控制方法：

若全方位减速驱动轮采用的电机类型为非伺服电机，通过对四个驱动轮启停及旋转方向的控制，可向8个方向，上、右上、右、右下、下、左下、左、左上传送物料或驱动物料的自转；

(b)全方位减速驱动轮采用伺服电机时的物料传送方向控制方法：

若全方位动轮组件采用的电机类型为伺服电机，通过对四个驱动轮旋转方向及速度的控制，可向任意方向传送物料或驱动物料的自转；

四个全方位轮与物料接触点的线速度V₁、V₂、V₃和V₄为：

其中，V为物料所需移动速度大小；

Φ为物料移动方向与水平方向的夹角，范围为0至360度；

d为全方位轮中心距离智能物流模块中心的距离；

四个电机角速度ω₁、ω₂、ω₃和ω₄为：

其中，R为全方位轮半径；

ε为全方位轮驱动智能物流模块传动系统减速比；

四个电机角速度ω₁、ω₂、ω₃和ω₄为：

其中，ω为物料自转角速度大小，顺时针为正，逆时针为负。

7.按照权利要求1～5中任一所述基于全方位轮的模块化智能物流系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:通过物联网数据采集装置检测智能物流模块上是否有物料，当智能物流模块上无物料时，智能物流模块以低功耗方式运行；

当物联网数据采集装置检测智能物流模块上有物料时转步骤S2；

S2:物联网数据采集装置将物料数据发送至控制器，控制器根据采集到的物料数据判断物料种类，通过查询智能物流模块各物料传送方向表判断物料传送方向，转步骤S3；

S3:通过物料传送控制方法向指定方向传送物料，具体是：

S3.1:监控系统中各智能物流模块状态，若某智能物流模块发生故障，或系统初始化，则进入S3.2；

S3.2:智能物流系统各智能物流模块邻接关系建模：

对系统中的所有智能物流模块编号，根据编号确定各智能物流模块间的一阶邻接矩阵：方位矩阵D＝[d_ij]_N×N，其中，

i和j均表示智能物流模块的编号；

N为系统中智能物流模块的总数；

表示从智能物流模块i到智能物流模块j的最短距离；

d_ij表示从智能物流模块i与智能物流模块j的方位角；

的取值为：

式中：L为智能物流模块的边长；

d_ij的取值为：

完成后，转S3.3；

S3.3:规划各种物料输送、分拣及合流路径

为所有物料规划出由起点至终点的可达路径，规划算法采用Dijkstra算法，以一阶邻接矩阵为输入，并以最小化输送路程或最小化输送时间为目标，输出为各物料起始点与终点间的最优路径，完成后，转步骤S3.4；

S3.4:根据各物料规划路径确定所有智能物流模块各物料的传输方向，并将结果存储至各智能物流模块所有物料传送方向表中，用于各智能物流模块根据采集到的物料种类数据判断物料传送方向，完成后回到步骤S3.1；

待物料离开该智能物流模块后转步骤S1。