[发明专利]一种基于条码识别的图书盘点机器人

权利要求书

1.一种基于条码识别的图书盘点机器人，其特征在于：包括人机交互及自主决策模块、建图与定位模块、通讯模块、条码识别模块、避障模块、盘点数据管理模块、终端数据管理模块、盘点移动模块、移动底盘模块、回充模块和抓取模块，采用导航模式、回充模式、沿边自动盘点模式、绕架模式、遥控模式等多模态切换的工作方式；所述通讯模块通过网络协议连接于远程终端，所述通讯模块通过通讯协议连接于人机交互模块；所述人机交互及自主决策模块可由人工控制或机器人自主决策，通过存取指令相互连接于终端数据管理模块和盘点数据管理模块，所述人机交互及自主决策模块通过建图定位指令控制于建图与定位模块，所述人机交互及自主决策模块通过条码识别指令控制于条码识别模块，所述人机交互及自主决策模块通过控制指令连接于抓取模块；所述建图与定位模块向终端数据管理模块输出地图数据，所述建图与定位模块向回充模块输出回充指令，所述建图与定位模块向移动底盘模块输出移动指令，所述建图与定位模块包括视觉传感器和雷达传感器；所述条码识别模块向盘点数据管理模块输出识别结果，在识别完成后，检测机器人电量，低电量时切换到回充模式，电量正常状态下，向盘点移动模块输出盘点移动指令，同时向避障模块输出避障检测指令；所述回充模块、盘点移动模块和避障模块向移动底盘模块输出移动指令；所述移动底盘模块向建图与定位模块、回充模块、盘点移动模块和避障模块输出里程计数据；所述抓取模块包括高精度机械手臂和抓取控制算法驱动。

2.根据权利要求1所述的一种基于条码识别的图书盘点机器人，其特征在于：所述盘点移动模块包括移动底盘模块和相关控制算法驱动；所述移动底盘模块包括高精度移动底盘和传感器，所述传感器包括雷达传感器和视觉传感器；所述相关控制算法驱动包括盘点控制算法和运动控制算法，所述盘点控制算法通过接收视觉传感器和雷达传感器反馈的数据向运动控制算法输出运动控制指令，所述运动控制算法向高精度移动底盘输出底盘移动指令，所述高精度移动底盘根据底盘移动指令控制底盘电机使机器人移动行进；所述高精度移动底盘设有惯性传感器和通讯模块，所述通讯模块连接于控制系统，所述惯性传感器和通讯模块根据高精度移动底盘的运行状态或者控制系统发出的信号，向所述盘点控制算法输出底盘数据，所述盘点控制算法根据底盘数据修正运动控制指令。

3.根据权利要求2所述的一种基于条码识别的图书盘点机器人，其特征在于：所述盘点控制算法包括沿边自动盘点模式和绕架模式；机器人还包括自动回充模式、导航模式和遥控模式；所述雷达传感器提供书架的二维点云，进行书架形状拟合判断机器人到书架的距离；所述视觉传感器经过相应算法处理得到深度图，并采集高于地面的设定高度平面的深度值进行书架的形状拟合得出书架轮廓结构，并计算机器人到书架的距离。

4.根据权利要求3所述的一种基于条码识别的图书盘点机器人，其特征在于：所述沿边自动盘点模式的算法如下，设机器人沿边时，线速度恒定，t时刻的角速度为ω_t，拟合机器人左侧书架的朝向角弧度为α_b，机器人的朝向角弧度为α_r，机器人到书架的距离为d_t，将机器人运动控制问题定义为序列指令求解问题，为了保证机器人沿书架以固定距离直线行驶，t+1时刻机器人的角速度可被定义为ω_t+1：

其中，d′为预设的机器人与书架之间的恒定距离，[-τ_ω，τ_ω]为机器人和书架角度差的忍耐区间，当角度差在该区间内时，算法认为机器人朝向与书架平行。