[发明专利]一种适用于随机混放纸箱垛的机器人智能拆垛方法

说明书

本发明公开了一种适用于随机混放纸箱垛的机器人智能拆垛方法，包括：对待拆纸箱垛进行三维点云信息采集，并通过点云处理，获取待拆纸箱垛外露纸箱面的角点信息；根据纸箱角点信息，计算纸箱货物外露面长宽获得纸箱高度信息；规划纸箱物料的拾取点，计算出拾取点的空间位姿信息，并转换至机器人末端拾取手的运动控制点位姿信息；对纸箱进行拆垛排序；给出机器人放置纸箱运动控制点坐标，完成一个纸箱的拆垛规划。本方法在视觉测量系统视野范围内和拆垛机器人运动范围内，对堆垛形状、纸箱码放位置无要求；采取就近清空原则，拆垛过程中的拾取、搬运、放置路径更加合理，节省搬运时间，减少发生碰撞的可能。

技术领域

本发明属于自动化技术领域，尤其涉及一种针对随机混放纸箱物料的机器人智能拆垛方法。

背景技术

近年来，物流、电商、包装、制造等行业发展迅速，在物流仓储业及制造企业等内部物流中广泛存在着纸箱物料的拆码垛应用。特别是，随着人们需求的多样化、随机性，很多企业逐步向小批量、多批次、灵活的柔性生产模式转换，为了优化运输空间，降低供应链成本和运输成本，在中间转运、入库等环节，纸箱混合垛也成为一种常见形式。

纸箱混合垛的特点是多品种纸箱随机混合码放，如：纸箱外观(颜色、图案等)不一、尺寸规格多样、重量差异、码放位姿随机(如空间倾斜)等。传统的示教程式化自动拆垛机或拆垛机器人已无法满足纸箱混合垛的拆垛分拣、拆垛上料、拆垛配货等需求。尤其是物流和仓储系统中的快递包裹形式规格多样、码放位姿随意，经常存在空间倾斜情况，在使用机器人进行该类纸箱拆垛时，因无法定点示教或提前输入拾取点位姿而无法实现自动化。人工拆垛由于具有劳动强度大、工作效率低、出错率高、安全风险隐患大等缺点，也被逐渐淘汰。

智能工业机器人的解决方案在进行小批量、多品种，随机、复杂的拆垛作业时，除了需要配套视觉感知传感器，还必须具有自主决策规划能力，能够根据视觉测量信息，规划出拾取点信息，并决策先对哪个对象进行作业，指导机器人运动控制，进而实现随机混杂情况下纸箱垛的智能化、自动化、柔性化拆垛作业，因此开发一种适用于随机混放纸箱物料的智能拆垛规划方法具有重大的意义和价值。

经对现有技术文献的检索发现，较相关的专利申请有2项：(1)一种基于码垛数据的拆垛方法、拆垛装置及拆垛系统(专利申请号：201910772859.7)，该专利申请提出了一种基于码垛数据的拆垛方法、拆垛装置及拆垛系统，其是通过识别货物的码垛数据编码，获取货物码垛的层数、高度、位置信息，然后基于码垛的数据进行拆垛作业。(2)一种混合箱体机器人智能拆码垛系统及控制方法(专利申请号：201910832488.7)，该专利申请在拆垛时通过3D相机和激光测距仪，获取托盘上箱体尺寸等信息，根据获取的箱体信息调取对应规格的拆码垛程序完成拆码垛作业，其单个托盘上的纸箱规格相同且每种规格箱体码放规则整齐一致，其目的是提供一套系统可满足多规格货物换批次生产，而非将多规格纸箱混合码放在一起，无法进行纸箱混合垛的拆垛。因此，提供一种基于纸箱几何特性的可实现随机混合纸箱垛拆分的拆垛规划方法，成为目前本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种基于纸箱几何特性的拆垛方法，适应于一层或多层码放位置随机、姿态任意、混杂纸箱物料的智能拆垛应用，只需保证纸箱物料在视觉测量系统视野范围内和拆垛机器人运动范围内即可。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种适用于随机混放纸箱垛的机器人智能拆垛方法，包括以下步骤：

(1)拆垛工位上方的三维立体相机对待拆纸箱垛进行三维点云信息采集，并通过点云处理，获取待拆纸箱垛外露纸箱面的角点信息；

(2)控制系统根据纸箱角点信息，计算纸箱货物外露面的长、宽尺寸，根据长宽信息进行纸箱规格匹配，获得纸箱高度信息；

(3)控制系统根据纸箱外露面的角点信息，规划纸箱物料的拾取点，计算出拾取点的空间位姿信息，并转换至机器人末端拾取手的运动控制点位姿信息；