專利名稱：一種用于搬運機(jī)器人的垛型生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及搬運機(jī)器人離線垛型生成領(lǐng)域，具體來說，是一種能夠根據(jù)不同尺寸的箱型貨物產(chǎn)生所需要的合理垛型的垛型生成方法。
背景技術(shù)：
搬運和碼垛作業(yè)在現(xiàn)代企業(yè)的物流管理中占有重要地位。近年來，隨著物流業(yè)的迅猛發(fā)展，研究機(jī)器人碼垛技術(shù)具有十分重要的意義。使用機(jī)器人碼垛搬運不僅可提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，而且可以極大的保障人身安全，改善勞動環(huán)境，減輕勞動強(qiáng)度。一般搬運機(jī)器人通過在線示教生成垛型，過程極為繁瑣，并且占用大量設(shè)備時間， 對極度追求效率的物流環(huán)節(jié)來說會形成很大的浪費，國內(nèi)外解決此問題的方法是利用離線編程來生成。目前一些比較成熟的離線編程軟件如GRASP仿真系統(tǒng)，OBCAD系統(tǒng)，這些軟件已實現(xiàn)通用化，但是由于碼垛作業(yè)有自己的特點，使用類似通用軟件效率并不高，未必適合碼垛作業(yè)的要求。在碼垛機(jī)器人碼垛過程中，根據(jù)搬運機(jī)器人的功能需求，要求其能對不同的垛型都能進(jìn)行碼垛，系統(tǒng)在用戶設(shè)置時候可以選擇不同的垛型讓機(jī)器人進(jìn)行碼垛。在在線示教的情況下，需要用戶對奇數(shù)層和偶數(shù)層(通常為第一層和第二層)的每一步的位置信息進(jìn)行示教，當(dāng)離線編程時候，不需要示教那么多信息，只需要示教出托盤的位置，系統(tǒng)會自動提取垛型數(shù)據(jù)，根據(jù)托盤位置和垛型數(shù)據(jù)和根據(jù)設(shè)置要求得出所有的堆放位置點從而生成工作文件。但是這種垛型數(shù)據(jù)文件比較復(fù)雜，它嚴(yán)格的定義了機(jī)器人的搬運次序，用戶很難生成自己的垛型數(shù)據(jù)文件。尤其是現(xiàn)在工業(yè)產(chǎn)品的多樣化，產(chǎn)品的尺寸變化比較大，這迫切要求用戶能夠根據(jù)不同尺寸的產(chǎn)品產(chǎn)生所需要的合理垛型。而目前市面上大部分碼垛機(jī)器人系統(tǒng)只提供幾個常見的垛型供用戶選擇，這極大的限制了機(jī)器人的功能。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的提供一種垛型生成方法，以滿足用戶對等高箱形貨物垛型的需求，方便用戶將自定義的垛型轉(zhuǎn)換為工作文件，來指示碼垛機(jī)器人貨物擺放的位置與姿態(tài)。本發(fā)明一種用于搬運機(jī)器人的垛型生成方法，通過下述步驟完成步驟I:生成垛型文檔；用戶輸入自定義的垛型數(shù)據(jù)，包括托盤的長寬高、貨物的長寬高、重量與型號、垛型層數(shù)、奇偶開關(guān)以及層號、層貨物數(shù)以及層貨物信息；層貨物信息包括所述層貨物信息包括各個貨物的貨物號、底面各個頂點號、以托盤坐標(biāo)下的旋轉(zhuǎn)角與底面各頂點坐標(biāo)；將所有貨物的貨物信息存儲為相應(yīng)的XML垛型文檔或文本垛型文檔，發(fā)送給上位機(jī)。步驟2:通過上位機(jī)解析垛型文檔，并判斷任意兩個箱型貨物底面是否發(fā)生重疊、干擾；A、以箱型貨物A底面四條邊建立新坐標(biāo)系；
令箱型貨物A底面矩形四個頂點分別為a、b、C、d，則四條邊分別為ab、bc、cd與ad，其中ab為貨物寬所在邊，be為貨物長所在邊；以垛型中的任意一個箱型貨物A底面的兩條相鄰邊ab、bc交點b作為新坐標(biāo)系原點0，建立新坐標(biāo)系0 (x、y);使箱型貨物A底面邊ab落在為X軸正方向上，be落在y軸正方向上，由此使箱型貨物A底面所有區(qū)域落在新坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)。B、獲得箱型貨物B底面在新坐標(biāo)系下四個頂點的坐標(biāo)；根據(jù)垛型數(shù)據(jù)中輸入的任意箱型貨物B底面的第i個頂點的坐標(biāo)(Xi、yi)，通過公式
權(quán)利要求
1.一種用于搬運機(jī)器人的垛型生成方法，其特征在于通過下述步驟完成 步驟I:生成垛型文檔； 用戶輸入自定義的垛型數(shù)據(jù)，包括托盤的長寬高、貨物的長寬高、重量與型號、垛型層數(shù)、奇偶開關(guān)以及層號、層貨物數(shù)以及層貨物信息；層貨物信息包括所述層貨物信息包括各個貨物的貨物號、底面各個頂點號、以托盤坐標(biāo)下的旋轉(zhuǎn)角與底面各頂點坐標(biāo)；將所有貨物的貨物信息存儲為相應(yīng)的XML垛型文檔或文本垛型文檔，發(fā)送給上位機(jī)； 步驟2:通過上位機(jī)解析垛型文檔，并判斷任意兩個箱型貨物底面是否發(fā)生重疊、干擾； A、以箱型貨物A底面四條邊建立新坐標(biāo)系； 令箱型貨物A底面矩形四個頂點分別為a、b、c、d，則四條邊分別為ab、bc、cd與ad，其中ab為貨物寬所在邊，be為貨物長所在邊；以垛型中的任意一個箱型貨物A底面的兩條相鄰邊ab、bc交點b作為新坐標(biāo)系原點O，建立新坐標(biāo)系O (x、y);使箱型貨物A底面邊ab落在為X軸正方向上，be落在y軸正方向上，由此使箱型貨物A底面所有區(qū)域落在新坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)； B、獲得箱型貨物B底面在新坐標(biāo)系下四個頂點的坐標(biāo)； 根據(jù)垛型數(shù)據(jù)中輸入的任意箱型貨物B底面的第i個頂點的坐標(biāo)(Xi、yi)，通過公式 j X1 = x,cos(n) + yr*sin(n) [y； = -X^sin(H) + y,*cos(n) 得到箱型貨物B底面在新坐標(biāo)系O (x、y)下四個頂點的坐標(biāo)，式中，n為箱型貨物B底面在新坐標(biāo)系O (x、y)下的旋轉(zhuǎn)角度，通過B在托盤坐標(biāo)下的旋轉(zhuǎn)角減去A在托盤坐標(biāo)下的旋轉(zhuǎn)角獲得； C、判斷箱型貨物A與箱型貨物B間是否發(fā)生疊加、干涉； ①、新坐標(biāo)系區(qū)域劃分； 將新坐標(biāo)系下的箱型貨物A底面四條側(cè)邊延伸，由此將新坐標(biāo)系所在平面分割為9個區(qū)域，此時箱型貨物A底面為中心區(qū)域，令其為區(qū)域4，則令由區(qū)域4左下方區(qū)域開始逆時針繞區(qū)域4的各個區(qū)域分別為區(qū)域0、1、2、5、6、7、8、3，并對箱型貨物B底面各點在新坐標(biāo)系下的位置進(jìn)行標(biāo)記； ②、箱型貨物A與箱型貨物B間絕對干涉判斷； 若箱型貨物B底面一個頂點位于區(qū)域4內(nèi)或兩個頂點分別位于區(qū)域3與5、區(qū)域7與I中或四個頂點分別位于區(qū)域0、2、6、8中時，則矩形貨物B與矩形貨物A發(fā)生干涉，則返回步驟I重新輸入垛型數(shù)據(jù)； ③箱型貨物A與箱型貨物B間特殊干涉判斷； 若箱型貨物B底面中四個頂點落在區(qū)域O、3、6、7、8，則箱型貨物B底面斜率為正數(shù)的兩條邊與I軸交點縱坐標(biāo)小于箱型貨物A底面邊ab的長度時，矩形貨物B與矩形貨物A發(fā)生干涉，則返回步驟I重新輸入垛型數(shù)據(jù)； 若箱型貨物B底面中四個頂點落在區(qū)域0、1、2、5、8時，則箱型貨物B底面斜率為正數(shù)的兩條邊與X軸交點縱坐標(biāo)小于箱型貨物A底面邊be的長度時，矩形貨物B與矩形貨物A發(fā)生干涉，則返回步驟I重新輸入垛型數(shù)據(jù)；若箱型貨物B底面中四個頂點落在區(qū)域2、5、6、7、8時，則箱型貨物B底面斜率為正數(shù)的兩條邊與X軸交點橫或縱坐標(biāo)小于箱型貨物A底面邊be或ab的長度時，矩形貨物B與矩形貨物A發(fā)生干涉，則返回步驟I重新輸入垛型數(shù)據(jù)； 若箱型貨物B底面中四個頂點落在區(qū)域0、1、2、3、6中時，則箱型貨物B底面斜率為負(fù)數(shù)的兩條邊與I軸交點的縱坐標(biāo)大于O時，則矩形貨物B與矩形貨物A發(fā)生干涉，則返回步驟I重新輸入垛型數(shù)據(jù)； 步驟3 :對箱型貨物A與貨物B進(jìn)行相鄰檢測； 分別對箱型貨物A與箱型貨物B底面4條邊相互進(jìn)行判斷，令箱型貨物A底面一條邊為LI，箱型貨物B底面一條邊為L2，則若L2有一個端點在LI中，則箱型貨物A與箱型貨物B相鄰；若LI與L2有一個端點重合，如果另外兩個端點在重合點同一邊，則箱型貨物A與箱型貨物B相鄰；若LI在L2中，則箱型貨物A與箱型貨物B相鄰； 步驟4 :對除箱型貨物A與箱型貨物B外的箱型貨物與貨物A間的干涉判斷； 當(dāng)箱型貨物A與箱型貨物B不發(fā)生干涉時，若沿箱型貨物B底面中心指向底面一條邊L2的方向遠(yuǎn)離箱型貨物A，且此邊L2的延長線與箱型貨物A底面矩形不相交，則若箱型貨物C底面一條邊L3與箱型貨物B的邊L2相鄰，則箱型貨物C與箱型貨物A不發(fā)生干涉，由此與C的邊L2相鄰的箱型貨物均與A不發(fā)生干涉。
2.如權(quán)利要求I所述一種用于搬運機(jī)器人的垛型生成方法，其特征在于所述層貨物信息輸入方式為輸入各個貨物的貨物號、底面各個頂點號、以托盤坐標(biāo)下的旋轉(zhuǎn)角與底面其中一個頂點的坐標(biāo)，由此通過輸入的各個貨物旋轉(zhuǎn)角與底面一個頂點坐標(biāo)，便可得到各個貨物底面各個頂點坐標(biāo)。
3.如權(quán)利要求I所述一種用于搬運機(jī)器人的垛型生成方法，其特征在于所述層貨物信息輸入方式為輸入一個貨物A的貨物號、底面各個頂點號、以托盤坐標(biāo)下的旋轉(zhuǎn)角與底面其中一個頂點的坐標(biāo)，由此通過輸入的貨物A旋轉(zhuǎn)角與底面一個頂點坐標(biāo)，便可得到貨物A底面各個頂點坐標(biāo)；將貨物A作為基準(zhǔn)貨物，隨后輸入與基準(zhǔn)貨物相鄰貨物B的貨物信息，具體為輸入基準(zhǔn)貨物的貨物號、有向邊以及相鄰貨物B的貨物號、底面各頂點號、偏移 值、旋轉(zhuǎn)角，由此得到貨物B底面各個頂點的坐標(biāo)，實現(xiàn)貨物B的貨物信息輸入；由此將貨物B作為基準(zhǔn)貨物重復(fù)上述過程實現(xiàn)與基準(zhǔn)貨物相鄰貨物的貨物信息輸入，從而得到所有貨物的貨物信息。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于搬運機(jī)器人的垛型生成方法，用于所有等高箱型或者袋型貨物的碼垛；其輸入接口采用XML語法自定義的一種文件格式，包括垛型中托盤信息，產(chǎn)品信息，以及每層產(chǎn)品擺放信息，用戶需要將其自定義垛型描繪成相應(yīng)xml文檔或文本文檔，提交給上位機(jī)，上位機(jī)便能解析該格式的文檔，并判斷其數(shù)據(jù)的合理性，并生成工作文件。本發(fā)明的優(yōu)點在于判斷過程簡單。能快速判斷任意兩個箱型貨物間的關(guān)系；且能提取矩形之間的相鄰關(guān)系，進(jìn)而減少判斷的次數(shù)。在一個矩形集合中，為了保證所有的箱型貨物矩形底面都不存在干涉情況，需要對集合中任意兩個箱型貨物進(jìn)行判斷。該算法在進(jìn)行判斷的同時，記住矩形間的相鄰關(guān)系，從而減少判斷的次數(shù)，提高效率。
文檔編號B65G61/00GK102774661SQ201210238449
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者王晟, 鄒玉靜, 閔華松, 陳友東, 魏洪興 申請人:北京航空航天大學(xué)