[发明专利]基于视觉的全自动上料机器人系统及其上料和输运方法

权利要求书

1.一种基于视觉的全自动上料机器人系统，其特征在于：该系统包括：物料总站子系统、灌装料仓、上料机器人子系统和灌装设备；所述灌装料仓从所述物料总站子系统获取物料，将物料送至所述灌装设备，由所述上料机器人子系统控制所述灌装料仓的行程、避开障碍物和取放物料；所述上料机器人子系统包括上料机器人、三维输运平台、运动空间障碍物探测及灌装设备定位系统、料堆三维外形扫描成像系统和基于机械臂的堆料平整系统；上料机器人控制和支撑所述三维输运平台、所述运动空间障碍物探测及灌装设备定位系统、所述料堆三维外形扫描成像系统和所述堆料平整系统；所述运动空间障碍物探测及灌装设备定位系统包括安装在所述上料机器人周边的非接触的视觉距离传感器，通过所述视觉距离传感器在三维空间巡查所有所述灌装设备的料仓，探测所述灌装设备的所述料仓缺料就自动上料。

2.根据权利要求1所述的全自动上料机器人系统，其特征在于：所述视觉距离传感器采用时间飞行相机、基于结构光的三维相机或毫米波雷达。

3.根据权利要求1或2所述的全自动上料机器人系统，其特征在于：所述运动空间障碍物探测及灌装设备定位系统通过所述视觉距离传感器探测周边物体的外形特征和距离，结合所述上料机器人自身的三维尺寸计算出运行线路上障碍物的危险级别。

4.根据权利要求3所述的全自动上料机器人系统，其特征在于：所述运动空间障碍物探测及灌装设备定位系统通过所述视觉距离传感器获取所述灌装料仓的运行轨迹和所述障碍物的特征，并不断探测计算获得所述灌装设备的料仓的坐标。

5.根据权利要求4所述的全自动上料机器人系统，其特征在于：由所述上料机器人根据所述灌装设备的料仓的坐标、所述灌装料仓的运行轨迹和所述障碍物的特征，进行所述灌装料仓的路径规划。

6.根据权利要求1所述的全自动上料机器人系统，其特征在于：所述料堆三维外形扫描成像系统获取所述灌装设备的料仓内物料的扫描值。

7.一种如权利要求1所述的全自动上料机器人系统的上料和输运方法，其特征在于：

所述上料机器人刚启动时，所述灌装料仓为空，需要在第一位置处进所述物料总站上料；

由所述运动空间障碍物探测及灌装设备定位系统探测所述灌装设备的料仓，直至探测到需要上料的所述灌装设备的料仓；

进行上料；

由所述料堆三维外形扫描成像系统扫描上料后的所述灌装设备的所述料仓，

由基于机械臂的堆料平整系统对所述灌装设备的所述料仓进行平整处理。

8.一种如权利要求7所述的上料和输运方法：其特征在于：

在第一位置之后，经过第二位置的过程中沿路经不断通过所述运动空间障碍物探测及灌装设备定位系统寻找灌装设备，在第三位置处发现第一灌装设备并定位其料仓；

定位之后，所述料堆三维外形扫描成像系统对所述第一灌装设备的所述料仓进行物料扫描分析，一旦发现物料充足便离开继续搜寻下一灌装设备；

经过第四位置后，在第五位置处发现第二灌装设备并定位其料仓；

之后，对第二灌装设备的所述料仓进行物料扫描分析，发现物料不充足便通过所述上料机器人对所述第二灌装设备进行上料；

上料完成后，再次对所述第二灌装设备的所述料仓进行物料扫描分析，分析得出物料堆放的扫描值；

当所述扫描值超过预定扫描阈值时，采用所述基于机械臂的堆料平整系统对所述第二灌装设备的所述料仓的物料进行平整处理，如此重复直到最终所述扫描值满足要求；

之后再完成第六位置和第七位置处的第三灌装设备的寻找、上料和平整工序；到第八位置时判断所述灌装料仓是否需要添料，如需要则返回所述物料总站添料否则继续寻找灌装设备。

9.一种如权利要求7所述的上料和输运方法：其特征在于：

在物料输运过程中，所述运动空间障碍物探测及灌装设备定位系统发现障碍物时，停止所述灌装料仓，等待障碍物处理完成后，再重新开启物料输运。

10.一种如权利要求7所述的上料和输运方法：其特征在于：

基于机械臂的堆料平整系统对所述灌装设备的所述料仓进行平整处理的步骤为：

上料结束后，采用所述料堆三维外形扫描成像系统对所述灌装设备的所述料仓进行三维扫描，获得该料仓的物料的扫描值；

当所述扫描值超过预定扫描阈值时，采用所述机械臂进行物料平整；

再次进行三维扫描分析该料仓的物料的扫描值，重复上述步骤直至扫描值合格，则结束。