装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径规划方法与流程

1.本发明涉及物流运输技术领域，具体涉及装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径规划方法。


背景技术：

2.野外环境的不可预知性，野外无固定设施，环境恶劣，难以建立必要的作业条件而导致装卸搬运难度增大，致使传统装卸机械设备不能有效发挥作用，作用效能大打折扣。军队现代化进程中的装备化发展趋势，导致各类后勤军需保障物质需求量大辐增加，而军队编制集装箱运输车辆数量有限，供需矛盾比较突出，亟待解决。集装箱运输装备与装卸装备功能分离，野战集装箱装卸需要伴随叉车才能完成装卸作业，这种组合的机动速度低，不能形成快速机动能力。装卸搬运系统是其本体自带各种必要的传感器、控制器，在运行过程中无外界人为信息输入和控制的条件下，可以独立完成一定的任务。在指定范围内移动，以执行作业任务。一般可自行规划行走路径，并按照规划的行走路径在工作区域内进行移动作业。行走路径的优劣，可能直接影响作业效率和作业质量。在一些情况下，根据作业任务的需求，需要进行实时行走路径规划。
3.然而，如何规划行走路径才能使自主机器人达到较佳的作业覆盖率，已成为目前迫切需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.解决的技术问题
5.针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径规划方法，解决了自主机器人作业过程中行走路径规划的问题。
6.技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
8.第一方面，装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径规划方法，包括以下步骤：
9.step1：采集目标区域的地面、障碍物信息，获取集装箱信息；
10.step2：设定搬运设备工作区域初始位置，建立工作区域坐标；
11.step3：将工作区域坐标载入搬运设备，同步加载逻辑程序于搬运设备中，搬运设备以逻辑程序运算区域坐标运行；
12.step4：根据工作区域坐标布置虚拟场景及虚拟场景中障碍物，获取搬运任务内容，分析搬运任务内容集装箱当前状态；
13.step5：分析搬运设备搬运任务所跨区域，设置坐标切换程序，在工作区域衔接处使用程序进行坐标切换；
14.step6：通过搬运设备中避让系统完成多组搬运设备同步运行抵触时的协调工作，设定待机时间；
15.step7：待机时间结束后，搬运设备自主启动行驶至最近任意工作区域内初始坐标
位置，再次进入待机状态。
16.更进一步地，所述步骤step4中包含有子步骤step41：每次搬运设备启动时进行虚拟场景刷新，通过工作区域现有监控设备进行扫描或人工搜寻进行虚拟场景刷新校对。
17.更进一步地，所述步骤step6中搬运设备初始化待机时间设置为5min，每个工作区域内各组搬运设备拒绝同步待机，搬运设备中设置有待机优先级等待队列，搬运设备依次进入待机，待机区间内无指令，待机时间结束后，搬运设备自主运动移动至初始位置。
18.更进一步地，所述步骤step7中包含有子步骤step71：最近初始坐标位置存在搬运设备停留，顺延后置位置作为目标位置。
19.更进一步地，所述步骤step2、step3、step4、step5中区域坐标适配性采用步骤stepα：建立搬运设备移动坐标网，将移动坐标网载入至各工作区域。
20.更进一步地，所述步骤stepα的适配性采用条件设置参考搬运设备总运行区间大小、搬运设备总运行区间数量、搬运设备总运行区间内单一区间跨度。
21.第二方面，装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径避让系统，包括：
22.控制终端，是系统的总控制端，用于发出执行命令供下级执行；
23.分析模块，用于分析区间内所有搬运设备的当前状态；
24.第一规划模块，用于规划各搬运设备的行驶速度优先目标；
25.第二规划模块，用于规划各搬运设备优先目标、驻停目标及恢复运行优先级；
26.计算模块，用于计算搬运设备搬运集装箱内货物价值及风险程度，自分析模块获取计算依据，由第一规划模块、第二规划模块执行；
27.评估模块，用于评估第一规划模块与第二规划模块使用或组合使用方案状态下耗用时间；
28.执行模块，用于选择评估模块中耗时最短的搬运方案并执行；
29.纠偏模块，用户修正搬运设备移动部件因长期使用发生的偏移。
30.更进一步地，所述分析模块中设置有步进分析模块，用于分析工作状态搬运设备搬运货物负荷及属性。
31.更进一步地，所述第一规划模块与第二规划模块通过无线网络完成信息共享，控制终端主控二者同步协作运行。
32.更进一步地，所述纠偏模块中修正参考为居中、靠右居中、靠左居中，其修正居中选择依据搬运设备工作区域通行通道宽度。
33.有益效果
34.采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
35.1、本发明为装卸搬运系统提供了一种行走路径规划的方法，通过该方法能够为搬运设备带来较佳的协调，保证了工作区域内，即使有多组搬运设备依旧能够有条不紊的同步运行。
36.2、在此基础上，本发明中行走路径规划的方法具有两种不同的运行模式，以此来适配不同大小的工作区域，使得搬运设备相互联动的运行更加稳定，效率更高。
37.3、本发明中提供了一种避让系统以供装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径规划方法所使用，该提供能够根据搬运设备搬运货物的实际情况进行适配性调配，为搬运设备行走路径规划方法提供了兼容性较高的避让系统，从而以此能够增加工作区域内搬运
设备的数量，进而提升搬运任务的效率。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明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些实施例，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。
39.图1为装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径规划方法的流程示意图；
40.图2为装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径避让系统的结构示意图；
41.图3为本发明中提及搬运设备概念示意图；
42.图4位本发明中搬运设备感应区域演示示意图。
43.图中的标号分别代表：1、控制终端；2、分析模块；21、步进分析模块；3、第一规划模块；4、第二规划模块；5、计算模块；6、评估模块；7、执行模块；8、纠偏模块。
具体实施方式
44.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。
45.下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
46.实施例1
47.本实施例的装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径规划方法，如图1所示，包括以下步骤：
48.step1：采集目标区域的地面、障碍物信息，获取集装箱信息；
49.step2：设定搬运设备工作区域初始位置，建立工作区域坐标；
50.step3：将工作区域坐标载入搬运设备，同步加载逻辑程序于搬运设备中，搬运设备以逻辑程序运算区域坐标运行；
51.step4：根据工作区域坐标布置虚拟场景及虚拟场景中障碍物，获取搬运任务内容，分析搬运任务内容集装箱当前状态；
52.step5：分析搬运设备搬运任务所跨区域，设置坐标切换程序，在工作区域衔接处使用程序进行坐标切换；
53.step6：通过搬运设备中避让系统完成多组搬运设备同步运行抵触时的协调工作，设定待机时间；
54.step7：待机时间结束后，搬运设备自主启动行驶至最近任意工作区域内初始坐标位置，再次进入待机状态。
55.如图1所示，步骤step4中包含有子步骤step41：每次搬运设备启动时进行虚拟场景刷新，通过工作区域现有监控设备进行扫描或人工搜寻进行虚拟场景刷新校对。
56.通过该设置在每次搬运设备启动时对工作区域的虚拟场景进行扫描刷新，确保搬运设备当前行程路径中障碍物的准确性，从而保证了搬运设备在搬运货物的过程中更加稳
定，减少故障的情况出现。
57.如图1所示，步骤step6中搬运设备初始化待机时间设置为5min，每个工作区域内各组搬运设备拒绝同步待机，搬运设备中设置有待机优先级等待队列，搬运设备依次进入待机，待机区间内无指令，待机时间结束后，搬运设备自主运动移动至初始位置。
58.如图1所示，步骤step7中包含有子步骤step71：最近初始坐标位置存在搬运设备停留，顺延后置位置作为目标位置。
59.通过该设置可使各搬运设备完成搬运工作后有序的归位，且不会因搬运设备过多而造成搬运设备复位过程混乱。
60.实施例2
61.如图1所示，步骤step2、step3、step4、step5中区域坐标适配性采用步骤stepα：建立搬运设备移动坐标网，将移动坐标网载入至各工作区域。
62.如图1所示，步骤stepα的适配性采用条件设置参考搬运设备总运行区间大小、搬运设备总运行区间数量、搬运设备总运行区间内单一区间跨度。
63.通过该设置使得搬运设备可根据不同的工作区域使用不同的工作区域坐标，相对较小的工作区域搬运设备跨区制动更加迅速，相对于较大的工作区域搬运设备相互协作完成任务更加稳定。
64.实施例3
65.在具体实施层面，本发明提供一种装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径避让系统，如图2所示，包括：
66.控制终端1，是系统的总控制端，用于发出执行命令供下级执行；
67.分析模块2，用于分析区间内所有搬运设备的当前状态；
68.第一规划模块3，用于规划各搬运设备的行驶速度优先目标；
69.第二规划模块4，用于规划各搬运设备优先目标、驻停目标及恢复运行优先级；
70.计算模块5，用于计算搬运设备搬运集装箱内货物价值及风险程度，自分析模块2获取计算依据，由第一规划模块3、第二规划模块4执行；
71.评估模块6，用于评估第一规划模块3与第二规划模块4使用或组合使用方案状态下耗用时间；
72.执行模块7，用于选择评估模块6中耗时最短的搬运方案并执行；
73.纠偏模块8，用户修正搬运设备移动部件因长期使用发生的偏移。
74.在使用时，控制终端1控制分析模块对所有搬运设备的当前状态进行分析，判断搬运设备当前是否正在运行，随后控制第一规划模块3与第二规划模块4设计规划出适宜的避让方案，使用计算模块5估算处各避让方案所需耗用的时间，再通过评估模块6选择最佳避让方案在以执行模块7执行该方案，在此过程，纠偏模块8实时对搬运设备的移动部件进行纠偏保证其行驶在工作区域通道的中心位置。
75.如图2所示，分析模块2中设置有步进分析模块21，用于分析工作状态搬运设备搬运货物负荷及属性。
76.通过该设置能够有效的辅助第一规划模块3与第二规划模块4作出合理的避让规划。
77.如图2所示，第一规划模块3与第二规划模块4通过无线网络完成信息共享，控制终
端1主控二者同步协作运行。
78.如图2所示，纠偏模块8中修正参考为居中、靠右居中、靠左居中，其修正居中选择依据搬运设备工作区域通行通道宽度。
79.通过该设置可以使得搬运设备无论以何种方式行驶，均能够尽可能的远离绝大多数障碍物。
80.实施例4
81.如图3和4所示，激光雷达扫描，对目标集装箱进行扫描，可建模完成设备对集装箱的精确定位，辅助以摄像头视觉识别作为警报和确认行走路径的合理性。底部扇形激光传感器，检测行走过程中的障碍检测、人员检测等，应对突发和摄像头激光等难以判断的辅助检测；
82.通过检测数据，分析规划路径，调整转向，驱动主动力轮行走靠近目标集装箱，并实时监测和修正行走路径。
83.综上而言，本发明为装卸搬运系统提供了一种行走路径规划的方法，通过该方法能够为搬运设备带来较佳的协调，保证了工作区域内，即使有多组搬运设备依旧能够有条不紊的同步运行；
84.在此基础上，本发明中行走路径规划的方法具有两种不同的运行模式，以此来适配不同大小的工作区域，使得搬运设备相互联动的运行更加稳定，效率更高；
85.本发明中提供了一种避让系统以供装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径规划方法所使用，该提供能够根据搬运设备搬运货物的实际情况进行适配性调配，为搬运设备行走路径规划方法提供了兼容性较高的避让系统，从而以此能够增加工作区域内搬运设备的数量，进而提升搬运任务的效率。
86.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：step1：采集目标区域的地面、障碍物信息，获取集装箱信息；step2：设定搬运设备工作区域初始位置，建立工作区域坐标；step3：将工作区域坐标载入搬运设备，同步加载逻辑程序于搬运设备中，搬运设备以逻辑程序运算区域坐标运行；step4：根据工作区域坐标布置虚拟场景及虚拟场景中障碍物，获取搬运任务内容，分析搬运任务内容集装箱当前状态；step5：分析搬运设备搬运任务所跨区域，设置坐标切换程序，在工作区域衔接处使用程序进行坐标切换；step6：通过搬运设备中避让系统完成多组搬运设备同步运行抵触时的协调工作，设定待机时间；step7：待机时间结束后，搬运设备自主启动行驶至最近任意工作区域内初始坐标位置，再次进入待机状态。2.根据权利要求1所述的装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径规划方法，其特征在于，所述步骤step4中包含有子步骤step41：每次搬运设备启动时进行虚拟场景刷新，通过工作区域现有监控设备进行扫描或人工搜寻进行虚拟场景刷新校对。3.根据权利要求1所述的装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径规划方法，其特征在于，所述步骤step6中搬运设备初始化待机时间设置为5min，每个工作区域内各组搬运设备拒绝同步待机，搬运设备中设置有待机优先级等待队列，搬运设备依次进入待机，待机区间内无指令，待机时间结束后，搬运设备自主运动移动至初始位置。4.根据权利要求1所述的装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径规划方法，其特征在于，所述步骤step7中包含有子步骤step71：最近初始坐标位置存在搬运设备停留，顺延后置位置作为目标位置。5.根据权利要求1所述的装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径规划方法，其特征在于，所述步骤step2、step3、step4、step5中区域坐标适配性采用步骤stepα：建立搬运设备移动坐标网，将移动坐标网载入至各工作区域。6.根据权利要求5所述的装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径规划方法，其特征在于，所述步骤stepα的适配性采用条件设置参考搬运设备总运行区间大小、搬运设备总运行区间数量、搬运设备总运行区间内单一区间跨度。7.根据权利要求1所述的装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径规划方法中部署有避让系统，其特征在于，包括：控制终端(1)，是系统的总控制端，用于发出执行命令供下级执行；分析模块(2)，用于分析区间内所有搬运设备的当前状态；第一规划模块(3)，用于规划各搬运设备的行驶速度优先目标；第二规划模块(4)，用于规划各搬运设备优先目标、驻停目标及恢复运行优先级；计算模块(5)，用于计算搬运设备搬运集装箱内货物价值及风险程度，自分析模块(2)获取计算依据，由第一规划模块(3)、第二规划模块(4)执行；评估模块(6)，用于评估第一规划模块(3)与第二规划模块(4)使用或组合使用方案状态下耗用时间；
执行模块(7)，用于选择评估模块(6)中耗时最短的搬运方案并执行；纠偏模块(8)，用户修正搬运设备移动部件因长期使用发生的偏移。8.根据权利要求7所述的装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径避让系统，其特征在于，所述分析模块(2)中设置有步进分析模块(21)，用于分析工作状态搬运设备搬运货物负荷及属性。9.根据权利要求7所述的装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径避让系统，其特征在于，所述第一规划模块(3)与第二规划模块(4)通过无线网络完成信息共享，控制终端(1)主控二者同步协作运行。10.根据权利要求7所述的装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径避让系统，其特征在于，所述纠偏模块(8)中修正参考为居中、靠右居中、靠左居中，其修正居中选择依据搬运设备工作区域通行通道宽度。

技术总结
本发明涉及物流运输技术领域，具体涉及装卸搬运系统靠近集装箱过程的行走路径规划方法，包括以下步骤：Step1：采集目标区域的地面、障碍物信息，获取集装箱信息；Step2：设定搬运设备工作区域初始位置，建立工作区域坐标；Step3：将工作区域坐标载入搬运设备，同步加载逻辑程序于搬运设备中，搬运设备以逻辑程序运算区域坐标运行；Step4：根据工作区域坐标布置虚拟场景及虚拟场景中障碍物，获取搬运任务内容，分析搬运任务内容集装箱当前状态；本发明为装卸搬运系统提供了一种行走路径规划的方法，通过该方法能够为搬运设备带来较佳的协调，保证了工作区域内，即使有多组搬运设备依旧能够有条不紊的同步运行。旧能够有条不紊的同步运行。旧能够有条不紊的同步运行。


技术研发人员：杨小龙 陈伟乐 陈端阳 吴斌杰 张洪勋 张冠华 林仁兴
受保护的技术使用者：龙合智能装备制造有限公司
技术研发日：2022.02.12
技术公布日：2022/5/25