面向物流倉(cāng)儲(chǔ)分揀機(jī)器人的多目標(biāo)視覺(jué)識(shí)別 與定位方法研究

劉星余

摘 要：近幾年來(lái)，經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展推動(dòng)了電子商務(wù)的發(fā)展，物流倉(cāng)庫(kù)的智能化也隨著電子商務(wù)的發(fā)展而逐漸普及，物流倉(cāng)庫(kù)中貨物的分揀一直是其發(fā)展中的難題，物流倉(cāng)儲(chǔ)分揀機(jī)器人需要的復(fù)雜的物流倉(cāng)庫(kù)中分揀出各式各樣的目標(biāo)貨物，物流倉(cāng)庫(kù)的環(huán)境問(wèn)題以及大量的貨物更是加大了分揀機(jī)器人的工作難度。針對(duì)物流倉(cāng)儲(chǔ)分揀機(jī)器人分揀目標(biāo)的多種多樣性，以及倉(cāng)庫(kù)的復(fù)雜性等因素的干擾，本文研究了面向物流倉(cāng)儲(chǔ)分揀機(jī)器人的多目標(biāo)視覺(jué)識(shí)別與定位方法，介紹了分揀機(jī)器人的目標(biāo)識(shí)別與定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以及分揀目標(biāo)的提取、識(shí)別與定位，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)于物流倉(cāng)儲(chǔ)中分揀機(jī)器人的研究及應(yīng)用有重要意義。

關(guān)鍵詞：物流倉(cāng)儲(chǔ);分揀機(jī)器人;多目標(biāo);識(shí)別與定位

中圖分類(lèi)號(hào)：TP242? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1001-5922（2021）07-0109-04

Research on Multi-Target Visual Recognition and Positioning Method for Logistics Warehouse Sorting Robot

Liu Xingyu

（Sichuan Vocational College of Information Technology， Guangyuan 628017， China）

Abstract：In recent years， the rapid development of economy has promoted the development of e-commerce. The intelligentization of logistics warehouses has gradually become popular with the development of e-commerce. The sorting of goods in logistics warehouses has always been a problem in its development. Logistics storage sorting Robots need to sort out a variety of target goods in the complex logistics warehouse. The environmental problems of the logistics warehouse and a large number of goods make the task of sorting robots more difficult. In view of the interference of the diversity of sorting targets ， as well as the complexity of warehouses and other factors， the paper studies the multi-target visual recognition and positioning method for logistics warehouse sorting robots， and introduces the structure of multi target recognition and positioning system of the sorting robots， as well as the extraction， recognition and positioning of sorting target， and experimental verification have been carried out， which are of great significance to the research and application of sorting robots in logistics warehousing.

Key words：logistics warehousing; sorting robot; multi-target; recognition and positioning

0 引言

物流倉(cāng)儲(chǔ)分揀機(jī)器人屬于工業(yè)機(jī)器人的范疇，具體是指在物流倉(cāng)庫(kù)中，通過(guò)指令的接收或者根據(jù)預(yù)先設(shè)定的任務(wù)目標(biāo)，自動(dòng)進(jìn)行貨物的分揀、移動(dòng)、搬運(yùn)等操作的機(jī)器裝置。物流倉(cāng)儲(chǔ)分揀機(jī)器人是智慧物流的重要組成，符合時(shí)代發(fā)展的潮流和要求，其發(fā)展對(duì)于電商物流中過(guò)分依賴(lài)人共、業(yè)務(wù)高峰期分揀能力較差等瓶頸問(wèn)題有重要的意義。物流倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同可以分為五大類(lèi)，分別為AGV機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、分揀機(jī)器人、AMR機(jī)器人、RGV穿梭車(chē)，本文中主要對(duì)分揀機(jī)器人進(jìn)行研究。傳統(tǒng)的分揀機(jī)器人的分揀任務(wù)是一般通過(guò)示教和離線編程來(lái)完成，但是這種工作方式只適合既定位置的目標(biāo)，一旦目標(biāo)偏離了原來(lái)的位置，則會(huì)發(fā)生分揀任務(wù)失敗的情況，導(dǎo)致工作效率極低。科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步使人們加強(qiáng)了對(duì)分揀機(jī)器人視覺(jué)感知和環(huán)境適應(yīng)能力的重視。于是，人們對(duì)分揀機(jī)器人進(jìn)行了不斷的研究，逐漸實(shí)現(xiàn)物流倉(cāng)儲(chǔ)分揀機(jī)器人的多目標(biāo)視覺(jué)識(shí)別與定位。

1 物流倉(cāng)儲(chǔ)分揀機(jī)器人研究現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物流倉(cāng)儲(chǔ)分揀機(jī)器人以其可靠、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)在電商行業(yè)中受到廣泛關(guān)注，分揀機(jī)器人技術(shù)也在不斷進(jìn)步與發(fā)展。發(fā)達(dá)國(guó)家以其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在分揀機(jī)器人方面的研究工作中一直處于領(lǐng)先水平，美國(guó)研究者在分揀機(jī)器人的系統(tǒng)中引入加強(qiáng)學(xué)習(xí)算法，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行學(xué)習(xí)，對(duì)分揀機(jī)器人的動(dòng)作進(jìn)行不斷優(yōu)化，使其能夠熟練的按照一定軌跡完成對(duì)目標(biāo)物的抓取、移動(dòng)等任務(wù)。日本一公司研發(fā)了一款分揀機(jī)器人，完美地結(jié)合了運(yùn)動(dòng)控制與機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，將其成功的運(yùn)用到自動(dòng)化流水線的分揀任務(wù)中，該款分揀機(jī)器人能夠?qū)θ蝿?wù)目標(biāo)精確定位、快速識(shí)別，大大提高了工作效率。經(jīng)濟(jì)技術(shù)的落后導(dǎo)致我國(guó)分揀機(jī)器人的分揀工作準(zhǔn)確率和速度均落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，但是隨著我國(guó)技術(shù)水平的不斷提高，我國(guó)的分揀機(jī)器人研究也取得了一定的成果。2001年，王敏等將視覺(jué)引導(dǎo)與超聲波定位共同融入到機(jī)器人的系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)于動(dòng)態(tài)目標(biāo)的識(shí)別和定位。2007年，陸春軍等在分揀機(jī)器人系統(tǒng)中引入模板匹配算法，成功的實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)輪廓的識(shí)別及定位。為了更進(jìn)一步的提取目標(biāo)物的特征，從而實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的識(shí)別和定位，李明等設(shè)計(jì)了一款能夠?qū)κ称穼?shí)現(xiàn)快速定位和識(shí)別的軟件，該款軟件的研發(fā)可以有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物特征的提取，對(duì)于分揀機(jī)器人多目標(biāo)視覺(jué)識(shí)別與定位有重要的推動(dòng)作用。近幾年來(lái)，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展勢(shì)頭迅猛，分揀機(jī)器人的發(fā)展也日新月異，國(guó)內(nèi)一家機(jī)器人研發(fā)公司在其展銷(xiāo)會(huì)上展出了一款分揀機(jī)器人，能夠快速的將桶中的螺絲進(jìn)行整齊擺放，且通過(guò)與視覺(jué)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)合作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)物的定位、分揀及搬運(yùn)工作，但是其精準(zhǔn)度不夠，對(duì)于目標(biāo)物的抓取也不夠精準(zhǔn)，擺放的角度也不統(tǒng)一， 分揀機(jī)器人的過(guò)目標(biāo)識(shí)別及定位研究工作任重而道遠(yuǎn)。