恭喜中國科學院福建物質結構研究所丁偉獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜中國科學院福建物質結構研究所申請的專利一種基于重心修正位姿的無人叉車托盤拾取方法和系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119461168B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-09發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510007107.7,技術領域涉及:B66F9/075;該發明授權一種基于重心修正位姿的無人叉車托盤拾取方法和系統是由丁偉;戴玲鳳;陳豪;連明昌;陳松航;駱煒;張劍銘;王森林;王耀宗設計研發完成,并于2025-01-03向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于重心修正位姿的無人叉車托盤拾取方法和系統在說明書摘要公布了:本發明涉及托盤檢測與定位技術領域,特別涉及一種基于重心修正位姿的無人叉車托盤拾取方法和系統,包括S1:獲取RGB特征圖像,定義托盤探測類別模板,建立托盤位姿估計模型;S2:實時獲取稱重傳感器采集值;S3:進行終值一致性分析;S4:進行動態波動穩定性分析;S5:根據拾取安全系數和動態波動穩定性分析確定無人叉車的正式拾取運動規劃;S6:根據力矩平衡原理,進行托盤拾取物重心投影于拾取平面坐標系的位姿調整,生成當前托盤場景的最優目標拾取姿態;S7:無人叉車系統根據最優目標拾取姿態生成最終拾取過程的規劃路徑,完成拾取;本申請充分考慮托盤物拾取的重心結構穩定性問題,以滿足自動化無人拾取運作需求。
本發明授權一種基于重心修正位姿的無人叉車托盤拾取方法和系統在權利要求書中公布了:1.一種基于重心修正位姿的無人叉車托盤拾取方法,其特征在于:包括如下依次執行的步驟:S1:無人叉車獲取目標托盤貨物的RGB特征圖像,建立托盤位姿估計模型,定義托盤探測類別模板,該托盤位姿估計模型基于RGB特征圖像和托盤探測類別模板進行托盤位姿估計,輸出預估托盤位姿,無人叉車獲取所述預估托盤位姿并進行預拾取運動規劃初始化,根據預拾取運動規劃控制無人叉車在初始點位預拾取托盤貨物;S2:無人叉車上裝配有4個稱重傳感器分別為C1,C2,C3和C4,其中C1和C3分別一一對應安裝在無人叉車的兩個叉臂對應靠近前端的位置,C2和C4分別一一對應安裝在無人叉車的兩個叉臂對應靠近后端的位置,在拾取平面參考坐標系下,各稱重傳感器的坐標分別為(xC1,yC1,0)、(xC1,yC2,0)、(xC3,yC1,0)、(xC3,yC2,0),無人叉車在初始點位預拾取托盤貨物過程中,實時獲取4個稱重傳感器采集值分別為M1、M2、M3和M4;S3:進行終值一致性分析:判斷初始點位預拾取的貨物托盤是否滿足安全運行要求,終值一致性分析的具體判斷步驟如下:S3-1:采用如下公式計算當前預拾取的貨物托盤所允許的偏離誤差比例: ;其中,M表示托盤貨物的質量值,M=M1+M2+M3+M4,M1和M3為無人叉車的叉臂前端的稱重傳感器采集值,M2和M4為無人叉車的叉臂后端的稱重傳感器采集數值,且M1和M2為同一叉臂上的稱重傳感器采集值,M3和M4為同一叉臂上的稱重傳感器采集值;拾取安全系數A的約束條件如下: ;其中,表示稱重傳感器采集值和,表示稱重傳感器采集值和;定義拾取安全系數A=0,表示稱重傳感器采集值滿足終值一致性;定義拾取安全系數A=1,表明托盤貨物存在縱向重心偏移;定義拾取安全系數A=2,表明托盤貨物存在橫向重心偏移;S4:進行動態波動穩定性分析:分別獲取4個稱重傳感器采集值的0點校準狀態、動態波動狀態、終值保持狀態和托盤釋放階段的n組采集數據,根據獲取的n組采集數據進行ICC組內相關系數的一致性檢驗,根據ICC的數據表現判斷組內稱重傳感器采集值的動態波動穩定性;動態波動穩定性分析的具體步驟如下:S4-1:在一次預拾取過程中,將n組采集數據劃分為0點校準階段、動態波動階段和終值數據階段;S4-2:將0點校準階段、動態波動階段和終值數據階段的采樣數據進行ICC組內相關系數方法分析;S4-3:選擇雙向混合效應模型,使用絕對一致性度量計算ICC組內相關系數,計算公式如下:ICC=;其中,MSr為行變量均方,即傳感器變量均方,MSe為誤差均方,MSc為列變量均方,即所采樣稱重數據變量均方,n為采集數據組數量;定義托盤拾取場景的,表示數據一致性極好;定義托盤拾取場景的,表示數據一致性較好;定義托盤拾取場景的,表示數據一致性中等或較差;S5:當拾取安全系數A=0且的情況下,將預拾取運動規劃轉為正式拾取運動規劃,無人叉車根據正式拾取運動規劃進行托盤貨物的拾取;當拾取安全系數A=1或A=2時,且時,無人叉車的控制系統獲取倉庫地圖,根據倉庫地圖判斷運行環境平整度是否滿足國際自動引導車運行環境平整度定義,若滿足環境平整度定義,則將預拾取運動規劃轉為正式拾取運動規劃,無人叉車根據正式拾取運動規劃進行托盤貨物的拾取,否則執行步驟S6;當拾取安全系數A=1或A=2時,且時,執行步驟S6;S6:根據力矩平衡原理,計算托盤貨物重心在拾取平面坐標系的坐標,由坐標生成當前托盤場景的最優目標拾取姿態;生成最優目標拾取姿態的具體步驟如下:S6-1:根據4個稱重傳感器采集值,由于力矩平衡,托盤獲取重心在拾取平面坐標系的坐標如下公式所示: ; ;S6-2:根據托盤貨物重心在拾取平面投影坐標值作為無人叉車拾取目標托盤的參考點,生成最優目標拾取姿態: ;其中,y2為托盤探測截面中部支架中心在拾取平面坐標系的縱坐標值,LS為無人叉車的叉臂長度,d為進叉深度,d=LP-b,其中,Lp為托盤縱向長度,b為避障傳感器有效探測距離極值;S7:無人叉車系統根據步驟S6計算的最優目標拾取姿態生成最終拾取過程的規劃路徑,完成拾取。
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