一种集装箱移动用爬行机器人的控制方法及系统与流程

1.本发明涉及智能控制相关领域，具体是一种集装箱移动用爬行机器人的控制方法及系统。


背景技术：

2.在港口等货物转运中心，通常需要对大量的集装箱进行转运，现有技术中，大型港口多采用大型的塔吊以及转运机器人或是车辆等设备进行集装箱的起吊转运，能够方便的应对载重较大的集装箱。
3.现有技术采用的转运方案，存在吊起以及转运过程中集装箱平衡的问题，尤其在转运过程中，宽度较窄的集装箱在转运车辆的上方往往高度较高，若装载中重心偏转较多，在运输过程中可能会在外部因素的影像下导致集装箱过度倾斜顺坏内部货物甚至翻倒的情况发生。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种集装箱移动用爬行机器人的控制方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种集装箱移动用爬行机器人的控制系统，包含：转运指令获取模块，用于获取转运指令，读取所述转运指令中的集装箱信息以及转运目的地，根据所述转运目的地以及预设的路径规划程序对生成转运路径，所述转运路径用于引导机器人前往转运目的地；平衡状态检测模块，用于对所述机器人进行平衡状态检测，分别获取静态平衡数据以及动态平衡数据，所述静态平衡数据用于表征所述集装箱重心相对于所述机器人的分布情况，所述动态平衡数据用于表征所述机器人相对于水平面的平衡状态；平衡实时校正模块，用于对根据所述静态平衡数据以及所述动态平衡数据生成平衡调节数据并输出，所述平衡调节数据用于对所述机器人进行姿态校正，使所述机器人与所述集装箱始终处于竖直状态；转运识别避让模块，用于通过传感采集单元对所述机器人行进方向前端的所述转运路径进行检测，获取路障信息，根据所述路障信息生成避让信号并输出，所述避让信号用于控制所述机器人的运动状态。
6.作为本发明的进一步方案：所述平衡状态检测模块包括：静态平衡检测单元，用于通过多个在所述机器人上分布设置的检测子单元对所述集装箱进行压力检测，获取所述静态平衡数据；动态平衡检测单元，用于通过在所述机器人行进方向设置的多个传感子单元对预设距离处的路面进行扫描，并绘制所述路面的高度变化曲线，生成动态平衡数据，所述高度变化曲线用于表征垂直于所述机器人前进方向所在平面内路面的高度变化情况。
7.作为本发明的再进一步方案：所述平衡调节数据包括静态平衡调节数据以及动态平衡调节数据；所述静态平衡调节数据，用于控制所述机器人用于承载所述集装箱的承载面在结构可允许范围内水平运动调节，使得所述集装箱的重心平面相对于所述机器人的行进承载结构均匀分布；所述动态平衡调节数据，用于控制所述机器人的所述行进承载结构在结构可允许范围内竖直调节，使得所述机器人的所述承载面处于水平状态。
8.作为本发明的再进一步方案：所述转运指令获取模块包括：指令获取单元，用于获取所述转运指令，所述转运指令包括所述集装箱信息以及转运目的地，所述集装箱信息包括集装箱重量信息以及集装箱内物品的类别信息；路径生成单元，用于根据所述转运目的地以及预设的路径规划程序对生成转运路径，所述路径规划程序在云端设置且与多个所述机器人连接，所述路径规划程序用于通过所述机器人的当前位置以及所述转运目的地进行相同时间点多个所述机器人的碰撞规避模拟，从而生成所述转运路径。
9.作为本发明的再进一步方案：所述指令获取单元包括：扫描获取子单元，用于通过图像识别设备对所述集装箱上设置的信息标签进行扫描识别，获取转运指令；接收获取子单元，用于通过无线接收设备获取转运指令，所述无线接收设备用于与移动终端配对连接，并通过所述移动终端获取所述转运指令。
10.作为本发明的再进一步方案：所述集装箱内物品的所述类别信息包括常规物品类别以及特殊物品类别，所述路径规划程序包括常规路径规划子程序以及特殊路径规划子程序，所述常规路径规划子程序与所述特殊路径规划子程序所生成的所述转运路径互不交错。
11.本发明实施例旨在提供一种集装箱移动用爬行机器人的控制方法，包括步骤：获取转运指令，读取所述转运指令中的集装箱信息以及转运目的地，根据所述转运目的地以及预设的路径规划程序对生成转运路径，所述转运路径用于引导机器人前往转运目的地；对所述机器人进行平衡状态检测，分别获取静态平衡数据以及动态平衡数据，所述静态平衡数据用于表征所述集装箱重心相对于所述机器人的分布情况，所述动态平衡数据用于表征所述机器人相对于水平面的平衡状态；对根据所述静态平衡数据以及所述动态平衡数据生成平衡调节数据并输出，所述平衡调节数据用于对所述机器人进行姿态校正，使所述机器人与所述集装箱始终处于竖直状态；通过传感采集单元对所述机器人行进方向前端的所述转运路径进行检测，获取路障信息，根据所述路障信息生成避让信号并输出，所述避让信号用于控制所述机器人的运动状态。
12.作为本发明的进一步方案：所述对所述机器人进行平衡状态检测，分别获取静态平衡数据以及动态平衡数据的步骤具体包括：通过多个在所述机器人上分布设置的检测子单元对所述集装箱进行压力检测，获
取所述静态平衡数据；通过在所述机器人行进方向设置的多个传感子单元对预设距离处的路面进行扫描，并绘制所述路面的高度变化曲线，生成动态平衡数据，所述高度变化曲线用于表征垂直于所述机器人前进方向所在平面内路面的高度变化情况。
13.作为本发明的再进一步方案：所述平衡调节数据包括静态平衡调节数据以及动态平衡调节数据；所述静态平衡调节数据，用于控制所述机器人用于承载所述集装箱的承载面在结构可允许范围内水平运动调节，使得所述集装箱的重心平面相对于所述机器人的行进承载结构均匀分布；所述动态平衡调节数据，用于控制所述机器人的所述行进承载结构在结构可允许范围内竖直调节，使得所述机器人的所述承载面处于水平状态。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过转运指令获取模块以及转运识别避让模块的设置，实现了机器人转运集装箱的过程中，对于路径上障碍物的避让，同时平衡状态检测模块以及平衡实时校正模块的设置，实现了对集装箱相对于机器人的重心偏转校正以及机器人转运过程中相对于地面的水平校正，有效的提高了集装箱在转运过程中的稳定性，降低了在外力下集装箱侧翻的风险，提高了转运的安全性。
附图说明
15.图1为一种集装箱移动用爬行机器人的控制系统的单元组成框图。
16.图2为一种集装箱移动用爬行机器人的控制系统中平衡状态检测模块的组成框图。
17.图3为一种集装箱移动用爬行机器人的控制系统中转运指令获取模块的组成框图。
18.图4为一种集装箱移动用爬行机器人的控制方法的流程框图。
具体实施方式
19.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
20.以下结合具体实施例对本发明的具体实现方式进行详细描述。
21.如图1所述，为本发明一个实施例提供的一种集装箱移动用爬行机器人的控制系统，包括以下步骤：转运指令获取模块100，用于获取转运指令，读取所述转运指令中的集装箱信息以及转运目的地，根据所述转运目的地以及预设的路径规划程序对生成转运路径，所述转运路径用于引导机器人前往转运目的地。
22.平衡状态检测模块300，用于对所述机器人进行平衡状态检测，分别获取静态平衡数据以及动态平衡数据，所述静态平衡数据用于表征所述集装箱重心相对于所述机器人的分布情况，所述动态平衡数据用于表征所述机器人相对于水平面的平衡状态。
23.平衡实时校正模块500，用于对根据所述静态平衡数据以及所述动态平衡数据生
成平衡调节数据并输出，所述平衡调节数据用于对所述机器人进行姿态校正，使所述机器人与所述集装箱始终处于竖直状态。
24.转运识别避让模块700，用于通过传感采集单元对所述机器人行进方向前端的所述转运路径进行检测，获取路障信息，根据所述路障信息生成避让信号并输出，所述避让信号用于控制所述机器人的运动状态。
25.本实施例中，转运指令获取模块100、平衡状态检测模块300以及平衡实时校正模块500为一组，转运指令获取模块100以及转运识别避让模块700为一组；前者的作用主要为对机器人在集装箱的转运过程中对机器人平衡的调节和控制，从而来保证转运过程中集装箱的稳定性，在使用时，由平衡状态检测模块300分别获取静态平衡数据以及动态平衡数据，其中静态平衡数据对应集装箱在机器人上放置的状态以及集装箱自身的重力分布，也就是当集装箱重量分布不均匀或是在机器人上放置的位置等原因导致集装箱的重心偏离机器人的承载面的状态（或是偏向一侧），平衡实时校正模块500则根据这一数据进行分析，控制集装箱的顶部承载面运动，使得集装箱的重心位于机器人的最佳承载面内，动态平衡数据则是对应里面的倾斜变化，主要是对应机器人两侧对称的路面高度差（垂直于行进方向），通过检测并分析，可以控制机器人两侧承载面的高度处于较为接近或是一致的状态，可以有效的保证集装箱转运过程中的稳定性；后者的作用则是通过转运识别避让模块700在机器人的转运过程中对路径上进行障碍物的监测，从而控制机器人进行规避，避免在转运过程中发生对人员、动物、物品或是车辆的碰撞；本技术的作用旨在保证集装箱在转运过程中的稳定性，降低侧翻等事故的发生概率。
26.如图2所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述平衡状态检测模块300包括：静态平衡检测单元301，用于通过多个在所述机器人上分布设置的检测子单元对所述集装箱进行压力检测，获取所述静态平衡数据。
27.动态平衡检测单元302，用于通过在所述机器人行进方向设置的多个传感子单元对预设距离处的路面进行扫描，并绘制所述路面的高度变化曲线，生成动态平衡数据，所述高度变化曲线用于表征垂直于所述机器人前进方向所在平面内路面的高度变化情况。
28.本实施例中，静态平衡检测单元301可以包括多个压力传感器，并在机器人的顶部承载面上分布设置，其单位面积分布的数量可以影像静态平衡数据获取的分辨率（即精度，但这里的对象为集装箱此类较大的物体，因此没有较高的需求），通过多个压力传感器的监测结果，能够绘制生成压力的分布柱状图，从而通过数学模型分析生成静态平衡数据。
29.作为本发明另一个优选的实施例，所述平衡调节数据包括静态平衡调节数据以及动态平衡调节数据；所述静态平衡调节数据，用于控制所述机器人用于承载所述集装箱的承载面在结构可允许范围内水平运动调节，使得所述集装箱的重心平面相对于所述机器人的行进承载结构均匀分布。
30.所述动态平衡调节数据，用于控制所述机器人的所述行进承载结构在结构可允许范围内竖直调节，使得所述机器人的所述承载面处于水平状态。
31.本实施例中，这里对静态平衡调节数据以及动态平衡调节数据的作用进行了进一步的说明，这里调节的实现是需要配合机器人的结构所实现的，例如静态平衡调节数据，其需要机器人具有承载面的水平调节能力，动态平衡调节数据则需要机器人对应每一组行进
轮具有竖直方向的调节能力。
32.如图3所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述转运指令获取模块100包括：指令获取单元101，用于获取所述转运指令，所述转运指令包括所述集装箱信息以及转运目的地，所述集装箱信息包括集装箱重量信息以及集装箱内物品的类别信息。
33.路径生成单元102，用于根据所述转运目的地以及预设的路径规划程序对生成转运路径，所述路径规划程序在云端设置且与多个所述机器人连接，所述路径规划程序用于通过所述机器人的当前位置以及所述转运目的地进行相同时间点多个所述机器人的碰撞规避模拟，从而生成所述转运路径。
34.进一步的，所述指令获取单元101包括：扫描获取子单元，用于通过图像识别设备对所述集装箱上设置的信息标签进行扫描识别，获取转运指令。
35.接收获取子单元，用于通过无线接收设备获取转运指令，所述无线接收设备用于与移动终端配对连接，并通过所述移动终端获取所述转运指令。
36.本实施例中，这里对转运指令获取模块100进行了进一步的说明，其中指令获取单元101包括多种转运指令的获取途径，包括图像信息扫描获取，用户无线输入等，对于集装箱上贴设有信息标签的，扫描获取子单元可以直接通过扫描获取其中的转运指令；路径生成单元是与云端服务器连接的，在模拟路径的过程中，还需要对其它机器人的运动路径进行一定时间范围内的规避，避免机器人转运过程中的堵塞。
37.作为本发明另一个优选的实施例，所述集装箱内物品的所述类别信息包括常规物品类别以及特殊物品类别，所述路径规划程序包括常规路径规划子程序以及特殊路径规划子程序，所述常规路径规划子程序与所述特殊路径规划子程序所生成的所述转运路径互不交错。
38.本实施例中，这里的常规物品列别以及特殊物品类别是用于区分集装箱中货物的安全性的，例如某些化学物品等，其在运输过程中泄露可能会产生大量的污染，甚至产生重大的安全事故，因此需要通过特殊的通道进行转运，避免与大量人员的场所接触，原理其它转运的集装箱，降低意外泄露时可能会产生的损失。
39.如图4所示，本发明还提供了一种集装箱移动用爬行机器人的控制方法，其包含：s200，获取转运指令，读取所述转运指令中的集装箱信息以及转运目的地，根据所述转运目的地以及预设的路径规划程序对生成转运路径，所述转运路径用于引导机器人前往转运目的地。
40.s400，对所述机器人进行平衡状态检测，分别获取静态平衡数据以及动态平衡数据，所述静态平衡数据用于表征所述集装箱重心相对于所述机器人的分布情况，所述动态平衡数据用于表征所述机器人相对于水平面的平衡状态。
41.s600，对根据所述静态平衡数据以及所述动态平衡数据生成平衡调节数据并输出，所述平衡调节数据用于对所述机器人进行姿态校正，使所述机器人与所述集装箱始终处于竖直状态。
42.s800，通过传感采集单元对所述机器人行进方向前端的所述转运路径进行检测，获取路障信息，根据所述路障信息生成避让信号并输出，所述避让信号用于控制所述机器人的运动状态。
43.作为本发明另一个优选的实施例，所述对所述机器人进行平衡状态检测，分别获取静态平衡数据以及动态平衡数据的步骤具体包括：通过多个在所述机器人上分布设置的检测子单元对所述集装箱进行压力检测，获取所述静态平衡数据。
44.通过在所述机器人行进方向设置的多个传感子单元对预设距离处的路面进行扫描，并绘制所述路面的高度变化曲线，生成动态平衡数据，所述高度变化曲线用于表征垂直于所述机器人前进方向所在平面内路面的高度变化情况。
45.作为本发明另一个优选的实施例，所述平衡调节数据包括静态平衡调节数据以及动态平衡调节数据；所述静态平衡调节数据，用于控制所述机器人用于承载所述集装箱的承载面在结构可允许范围内水平运动调节，使得所述集装箱的重心平面相对于所述机器人的行进承载结构均匀分布。
46.所述动态平衡调节数据，用于控制所述机器人的所述行进承载结构在结构可允许范围内竖直调节，使得所述机器人的所述承载面处于水平状态。
47.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（rom）、可编程rom（prom）、电可编程rom（eprom）、电可擦除可编程rom（eeprom）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（ram）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram（sram）、动态ram（dram）、同步dram（sdram）、双数据率sdram（ddrsdram）、增强型sdram（esdram）、同步链路（synchlink）dram（sldram）、存储器总线（rambus）直接ram（rdram）、直接存储器总线动态ram（drdram）、以及存储器总线动态ram（rdram）等。
48.本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
49.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

技术特征：
1.一种集装箱移动用爬行机器人的控制系统，其特征在于，包含：转运指令获取模块，用于获取转运指令，读取所述转运指令中的集装箱信息以及转运目的地，根据所述转运目的地以及预设的路径规划程序对生成转运路径，所述转运路径用于引导机器人前往转运目的地；平衡状态检测模块，用于对所述机器人进行平衡状态检测，分别获取静态平衡数据以及动态平衡数据，所述静态平衡数据用于表征所述集装箱重心相对于所述机器人的分布情况，所述动态平衡数据用于表征所述机器人相对于水平面的平衡状态；平衡实时校正模块，用于对根据所述静态平衡数据以及所述动态平衡数据生成平衡调节数据并输出，所述平衡调节数据用于对所述机器人进行姿态校正，使所述机器人与所述集装箱始终处于竖直状态；转运识别避让模块，用于通过传感采集单元对所述机器人行进方向前端的所述转运路径进行检测，获取路障信息，根据所述路障信息生成避让信号并输出，所述避让信号用于控制所述机器人的运动状态。2.根据权利要求1所述的集装箱移动用爬行机器人的控制系统，其特征在于，所述平衡状态检测模块包括：静态平衡检测单元，用于通过多个在所述机器人上分布设置的检测子单元对所述集装箱进行压力检测，获取所述静态平衡数据；动态平衡检测单元，用于通过在所述机器人行进方向设置的多个传感子单元对预设距离处的路面进行扫描，并绘制所述路面的高度变化曲线，生成动态平衡数据，所述高度变化曲线用于表征垂直于所述机器人前进方向所在平面内路面的高度变化情况。3.根据权利要求2所述的集装箱移动用爬行机器人的控制系统，其特征在于，所述平衡调节数据包括静态平衡调节数据以及动态平衡调节数据；所述静态平衡调节数据，用于控制所述机器人用于承载所述集装箱的承载面在结构可允许范围内水平运动调节，使得所述集装箱的重心平面相对于所述机器人的行进承载结构均匀分布；所述动态平衡调节数据，用于控制所述机器人的所述行进承载结构在结构可允许范围内竖直调节，使得所述机器人的所述承载面处于水平状态。4.根据权利要求1所述的集装箱移动用爬行机器人的控制系统，其特征在于，所述转运指令获取模块包括：指令获取单元，用于获取所述转运指令，所述转运指令包括所述集装箱信息以及转运目的地，所述集装箱信息包括集装箱重量信息以及集装箱内物品的类别信息；路径生成单元，用于根据所述转运目的地以及预设的路径规划程序对生成转运路径，所述路径规划程序在云端设置且与多个所述机器人连接，所述路径规划程序用于通过所述机器人的当前位置以及所述转运目的地进行相同时间点多个所述机器人的碰撞规避模拟，从而生成所述转运路径。5.根据权利要求4所述的集装箱移动用爬行机器人的控制系统，其特征在于，所述指令获取单元包括：扫描获取子单元，用于通过图像识别设备对所述集装箱上设置的信息标签进行扫描识别，获取转运指令；
接收获取子单元，用于通过无线接收设备获取转运指令，所述无线接收设备用于与移动终端配对连接，并通过所述移动终端获取所述转运指令。6.根据权利要求5所述的集装箱移动用爬行机器人的控制系统，其特征在于，所述集装箱内物品的所述类别信息包括常规物品类别以及特殊物品类别，所述路径规划程序包括常规路径规划子程序以及特殊路径规划子程序，所述常规路径规划子程序与所述特殊路径规划子程序所生成的所述转运路径互不交错。7.一种集装箱移动用爬行机器人的控制方法，其特征在于，包括步骤：获取转运指令，读取所述转运指令中的集装箱信息以及转运目的地，根据所述转运目的地以及预设的路径规划程序对生成转运路径，所述转运路径用于引导机器人前往转运目的地；对所述机器人进行平衡状态检测，分别获取静态平衡数据以及动态平衡数据，所述静态平衡数据用于表征所述集装箱重心相对于所述机器人的分布情况，所述动态平衡数据用于表征所述机器人相对于水平面的平衡状态；对根据所述静态平衡数据以及所述动态平衡数据生成平衡调节数据并输出，所述平衡调节数据用于对所述机器人进行姿态校正，使所述机器人与所述集装箱始终处于竖直状态；通过传感采集单元对所述机器人行进方向前端的所述转运路径进行检测，获取路障信息，根据所述路障信息生成避让信号并输出，所述避让信号用于控制所述机器人的运动状态。8.根据权利要求7所述的集装箱移动用爬行机器人的控制方法，其特征在于，所述对所述机器人进行平衡状态检测，分别获取静态平衡数据以及动态平衡数据的步骤具体包括：通过多个在所述机器人上分布设置的检测子单元对所述集装箱进行压力检测，获取所述静态平衡数据；通过在所述机器人行进方向设置的多个传感子单元对预设距离处的路面进行扫描，并绘制所述路面的高度变化曲线，生成动态平衡数据，所述高度变化曲线用于表征垂直于所述机器人前进方向所在平面内路面的高度变化情况。9.根据权利要求8所述的集装箱移动用爬行机器人的控制方法，其特征在于，所述平衡调节数据包括静态平衡调节数据以及动态平衡调节数据；所述静态平衡调节数据，用于控制所述机器人用于承载所述集装箱的承载面在结构可允许范围内水平运动调节，使得所述集装箱的重心平面相对于所述机器人的行进承载结构均匀分布；所述动态平衡调节数据，用于控制所述机器人的所述行进承载结构在结构可允许范围内竖直调节，使得所述机器人的所述承载面处于水平状态。

技术总结
本发明涉及智能控制相关领域，公开了一种集装箱移动用爬行机器人的控制方法及系统，通过转运指令获取模块以及转运识别避让模块的设置，实现了机器人转运集装箱的过程中，对于路径上障碍物的避让，同时平衡状态检测模块以及平衡实时校正模块的设置，实现了对集装箱相对于机器人的重心偏转校正以及机器人转运过程中相对于地面的水平校正，有效的提高了集装箱在转运过程中的稳定性，降低了在外力下集装箱侧翻的风险，提高了转运的安全性。提高了转运的安全性。提高了转运的安全性。


技术研发人员：李冬雅 吕亮
受保护的技术使用者：深圳市捷牛智能装备有限公司
技术研发日：2022.04.24
技术公布日：2022/5/25