[发明专利]一种基于集群仓储机器人的智能仓储系统

摘要

一种基于集群仓储机器人的智能仓储系统，它是由集群仓储机器人、货物存放区、机器人通行区和出货区组成；货物存放区用于存储货物和投放货物给集群仓储机器人，机器人通行区用于引导集群仓储机器人的运动，出货区用于集群仓储机器人卸载货物；集群仓储机器人通过机器人通行区前往货物存放区搬运货物，到达货物存放区装载货物后通过机器人通行区前往出货区卸载货物，然后再返回进入下一轮搬运作业；本发明针对集群仓储机器人系统的强拓展性、低耦合度、涌现性等特点对仓储系统内部布局分配和功能区分配进行优化设计，因此在多方面提升智能仓储的效率，为系统正常运转提供支撑，本发明经济性好，维护成本低，可靠性高，具有推广应用前景。

主权项

1.一种基于集群仓储机器人的智能仓储系统，其特征在于：它是由集群仓储机器人、货物存放区、机器人通行区和出货区组成；该货物存放区用于存储货物和投放货物给集群仓储机器人，该机器人通行区用于引导集群仓储机器人的运动，该出货区用于集群仓储机器人卸载货物；该集群仓储机器人通过机器人通行区前往货物存放区搬运货物，到达货物存放区装载货物后通过机器人通行区前往出货区卸载货物，然后再返回进入下一轮搬运作业；所述集群仓储机器人1的结构是：上部为载货托盘11，底部为移动底盘12；集群仓储机器人1为该智能仓储系统的移动平台，用于承担货物运输的功能，载货托盘11用于承载货物；该移动底盘12包含：单片机、伺服电机、全向轮、摄像头、寻迹传感器、超声波距离传感器、红外避障传感器、射频识别(RFID)卡片；单片机通过采集摄像头、寻迹传感器、超声波距离传感器、红外避障传感器、RFID卡片的信息，控制伺服电机转动；伺服电机与全向轮相连，实现集群仓储机器人1的运动；载货托盘11和移动底盘12具有二维码识别、寻迹、自动避障，信息交互、以及基础的运动功能；所述货物存放区2由智能货架21组成，该智能货架21的结构是：多层长方体框架结构，为了方便集群仓储机器人1导航以及增加货物存储空间利用效率，其横截面为正方形，多层复合存储货物；该智能货架21中心为空洞，用于投放货物到集群仓储机器人1的载货托盘11上；该智能货架21具有存储货物、识别机器人信息、投放货物和信息交互的功能；该货物存放区2位于本发明所述智能仓储系统的中心，由m排n列共m×n个智能货架21组成，每个货架间留有间隙；所述机器人通行区3由货架间通道31和快速通道32组成；该货架间通道31用于引导集群仓储机器人1前往货物存放区2装载货物；该快速通道32用于取货后集群仓储机器人1快速前往出货区卸载货物，货架间通道31的尽头与快速通道32相接；该货架间通道31由机器人通道311、通道方向分割线312、以及导航区313组成；该机器人通道311用于满足集群仓储机器人1通行，一条机器人通道311能满足集群仓储机器人1同时进行双向移动；该通道方向分割线312用于引导集群仓储机器人1保持正确的运动方向，不闯入对向机器人通道311内；该导航区313用于传递任务信息素与该点位置坐标信息给集群仓储机器人1，引导集群仓储机器人1前往有取货需求的货物存放区2装载货物；该导航区313包含动态导航区3131和静态导航区3132两种，动态导航区3131用于传递任务信息素与位置坐标信息进而引导集群仓储机器人1向搬运任务需求量大的方向移动；静态导航区3132用于精确引导集群仓储机器人1到达发布搬运任务的智能货架21；该动态导航区3131布置在机器人通道311的交叉路口，每个交叉口布置四个动态导航区3131，动态导航区3131能采用动态二维码显示模块、射频识别(RFID)标签多种信息传递媒介，每个动态导航区3131布置在路口双向通道内侧，每个路口布置四个动态导航区3131；该静态导航区3132布置在每个智能货架21与机器人通道311的连接处，静态导航区3132能采用静态二维码显示模块、RFID标签多种信息传递媒介；该快速通道32由快速机器人通道321和道路引导线322组成；该快速机器人通道321用于满足集群仓储机器人1前往出货区4进行卸货任务，该快速机器人通道321为单向多车道设计，即集群仓储机器人1从货架间通道31的机器人通道311到达快速机器人通道321后，只能沿逆时针及顺时针前往出货区4，进而减少拥堵的发生；该道路引导线322用于分割快速机器人通道321，使快速机器人通道321实现单向多车道的设计，同时能引导集群仓储机器人1保持正确的运动方向，不闯入旁边的快速机器人通道321；该快速通道32共三条，位于货物存放区2的外围，快速通道32与货架间通道31共有(2m+n‑3)个接口互相连接；所述出货区4由卸货通道41和返场通道42组成，出货区4位于货物存放区2一侧，与三条快速通道32一起包围货物存放区2；集群仓储机器人1通过快速通道32到达出货区4后根据所承载货物的信息进入不同的卸货通道41进行卸货排队等待，卸货操作完成后集群仓储机器人1通过返场通道42返回货物存放区2进行下一轮搬运任务；该卸货通道41由主卸货通道411、分支卸货通道412、导航区413和道路引导线414组成；主卸货通道411与快速通道32相连接，导航区413用于引导集群仓储机器人1前往正确的分支卸货通道412进行卸货，道路引导线414用于分割分支卸货通道412和返场通道42，防止集群仓储机器人1发生碰撞；该主卸货通道411与快速通道32相连接，将快速通道32的多车道合并为一条，并与各个分支卸货通道412相连接，主卸货通道411的宽度与集群仓储机器人1宽度有关，设集群仓储机器人1最宽处的宽度为l，通行系数为α3，该主卸货通道411的宽度设为α3l，其中α3常取1.1左右；该分支卸货通道412与主卸货通道411和接下来分拣流程的分拣口413相连接，用于将集群仓储机器人1从主卸货通道411引导至下一步分拣流程指定的分拣口413，分支卸货通道412的数量与分拣步骤所需的分拣口413的数量相同，分支卸货通道412的宽度与主卸货通道411的宽度相同；该导航区414布置在每条分支卸货通道412与主卸货通道411的交叉口处，用于引导集群仓储机器人1前往合适的分拣口413，导航区414可以采用静态二维码显示模块、RFID标签多种信息传递媒介；该道路引导线415用于分割主卸货通道411、分支卸货通道412和返场通道42，进而使得集群仓储机器人1行驶在正确的通道内，道路引导线415宽度与快速通道32的道路引导线322的宽度相同；该返场通道42与分支卸货通道412平行，连接分拣口413和货架间通道31，用于引导集群仓储机器人1卸货后前往货物存放区2进行下一次搬运作业，为了防止返场的集群仓储机器人1与卸货的集群仓储机器人1发生碰撞；返场通道42位于主卸货通道411的下方，深度由集群仓储机器人1的高度所确定；返场通道42的最深处位于主卸货通道411的正下方，设集群仓储机器人1的高度为h，通行系数为η，则返场通道42的最深处d为ηh，η常取1.5。