一种多源传感货叉智能感知系统及方法技术方案

一种多源传感货叉智能感知系统，包括感知货叉和显示处理设备；所述感知货叉用于承载被叉取的目标物，所述感知货叉上安装有视觉传感器、接近觉传感器、压力传感器、触觉传感皮肤和信息采集板。本发明专利技术货叉感知系统通过在货叉本体上融合力觉传感器、接近觉传感器、合作标志或明显纹理特征外形，并将视觉、力觉、接近觉的传感信息传输至显示设备或计算机，从而叉车、搬运机器人的操作员或计算机能够有效地获取接触力、接近状态或货叉外形特征等信息，进而能够辅助操作员或计算机进行作业，有效地增强了货叉对作业环境的感知能力和识别的鲁棒性，极大地提高了叉车、搬运机器人等搬运设备作业的安全性和自动化水平。

【技术实现步骤摘要】
一种多源传感货叉智能感知系统及方法
本专利技术涉及一种智能货叉感知系统，具体涉及一种多源传感货叉智能感知系统及方法。
技术介绍
现有的人工叉车、自动叉车和搬运机器人等搬运设备一般仅配备普通的钢制货叉，不具备对作业目标物的位姿、触碰、重量等信息的感知能力，一般由人工操作设备完成搬运作业。考虑到机器人、叉车作业的高效、安全，特别是对于人在回路、搬运贵重负载和危险负载等作业需求下的叉车或搬运机器人，其运动需要充分考虑作业的安全性，因此需要专利技术一种能够使得货叉感知作业目标物和作业环境的技术，从而为搬运设备的上层计算机控制系统或操控者提供更加丰富的信息，以提高作业效率并保障作业安全。
技术实现思路
为解决上述问题，提供一种多源传感货叉智能感知系统及方法。本专利技术的目的是以下述方式实现的：一种多源传感货叉智能感知系统，包括感知货叉和显示处理设备；所述感知货叉用于承载被叉取的目标物，所述感知货叉上安装有视觉传感器、接近觉传感器、压力传感器、触觉传感皮肤和信息采集板；其中视觉传感器内嵌于货叉端部前表面，用于对货叉端部视场内的环境进行成像；接近觉传感器内嵌于货叉端部四周，用于检测货叉端部周围环境是否存在物体；触觉传感皮肤覆盖在货叉端部表面；压力传感器内嵌于货叉中部机构本体的上表面，用于检测被叉取的目标物重量；信息采集板内置于货叉尾部内部，主要用于实时采集视觉传感器、接近觉传感器、触觉传感皮肤、压力传感器的信息，信息采集板将传感信息整理后经高速无线或有线通信方式传输至显示处理设备。所述感知货叉上还安装有合作标志，所述合作标志为其他视觉设备提供所需的视觉处理信息；所述合作标志分别设于货叉端部上表面、货叉中部的左右侧面和货叉尾部的上表面。所述合作标志的特征信息含有已知排列的标识点或标识线。所述的合作标志图案类型包括二维码、九宫格和圆形。所述接近觉传感器分别布设于货叉端部前表面至少一个、上表面至少一个、下表面至少一个、左侧面至少一个和右侧面至少一个。一种多源传感货叉智能感知系统的感知方法，包括：S1:实时更新货叉端部视觉传感器、接近觉传感器以及触觉触感皮肤信息；S2:根据货叉端部视觉传感器进行货叉端部与待叉取的货叉孔的相对六维位姿解算，根据六维位姿信息提供的三维位置信息计算货叉端部与货叉孔的空间直线距离，经滤波处理，识别空间直线距离变化趋势；S3:显示处理设备依据信息采集板采集的货叉端部接近觉传感器和触觉传感皮肤的传感信息、货叉中部压力传感器的传感信息以及目标物的六维位姿实时解算的六维位姿数据，经判定处理后，进一步识别出货叉叉取作业状态；S4:更新叉取作业状态。所述步骤S3具体包括：若触觉传感皮肤检测到接触信号，则判定当前叉取作业状态为货叉碰撞状态；若触觉传感皮肤未检测到接触信号，且压力传感器检测到压力信号，则判定当前叉取作业状态为货叉承载状态；若触觉传感皮肤未检测到接触信号、压力传感器未检测到压力信号、存在至少2个接近觉传感器被触发、且货叉端部前侧3个接近觉传感器均未被触发、上次叉取作业状态为货叉接近货叉孔状态，则判定当前叉取作业状态为货叉进入货叉孔状态；若触觉传感皮肤未检测到接触信号、压力传感器未检测到压力信号、接近觉传感器均未被触发、位姿解算状态异常、上次叉取作业状态为货叉进入货叉孔状态，则判定当前叉取作业状态为货叉承载预备状态；若触觉传感皮肤未检测到接触信号、压力传感器未检测到压力信号、接近觉传感器均未被触发、位姿解算状态正常、货叉端部与货叉孔空间直线距离逐渐缩小，则判定当前叉取作业状态为货叉接近货叉孔状态；若触觉传感皮肤未检测到接触信号、压力传感器未检测到压力信号、接近觉传感器均未被触发、位姿解算状态异常、上次叉取作业状态不为货叉进入货叉孔状态，则判定当前叉取作业状态为货叉接近货叉孔状态。本专利技术的有益效果：相对于现有技术，本专利技术货叉感知系统通过在货叉本体上融合力觉传感器、接近觉传感器、合作标志或明显纹理特征外形，并将视觉、力觉、接近觉的传感信息传输至显示设备或计算机，从而叉车、搬运机器人的操作员或计算机能够有效地获取接触力、接近状态或货叉外形特征等信息，进而能够辅助操作员或计算机进行作业，有效地增强了货叉对作业环境的感知能力和识别的鲁棒性，极大地提高了叉车、搬运机器人等搬运设备作业的安全性和自动化水平。附图说明图1是本专利技术的货叉智能感知系统示意图。图2是本专利技术感知货叉的机构示意图。图3是本专利技术实施例中待叉取的运输托盘货叉孔局部坐标系正视图。图4是本专利技术实施例中待叉取的运输托盘货叉孔局部坐标系俯视图。图5是本专利技术货叉叉取作业状态识别流程图。其中，1-感知货叉，2-显示处理设备，3-货叉端部，4-货叉中部，5-货叉尾部，6-合作标志，7-压力传感器，8-视觉传感器，9-触觉传感皮肤，10-接近觉传感器，11-运输托盘，12-左侧货叉孔，13-右侧货叉孔。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。应该指出，以下详细说明都是例式性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的技术含义相同。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。如图1所示，一种多源传感货叉智能感知系统，包括感知货叉1和显示处理设备2；所述感知货叉用于承载被叉取的目标物，所述感知货叉上安装有视觉传感器8、接近觉传感器10、压力传感器7、触觉传感皮肤9和信息采集板；其中视觉传感器内嵌于货叉端部3前表面，用于对货叉端部视场内的环境进行成像；接近觉传感器10内嵌于货叉端部3四周，用于检测货叉端部周围环境是否存在物体；触觉传感皮肤覆盖在货叉端部表面；压力传感器7内嵌于货叉中部4机构本体的上表面，用于检测被叉取的目标物重量；信息采集板内置于货叉尾部内部，主要用于实时采集视觉传感器、接近觉传感器、触觉传感皮肤、压力传感器的信息，信息采集板将传感信息整理后经高速无线或有线通信方式传输至显示处理设备。如图2所示，感知货叉主要由货叉端部3、货叉中部4以及货叉尾部5组成，货叉端部主要由货叉端部机构本体、视觉传感器、接近觉传感器、触觉传感皮肤以及合作标志等组成，货叉端部布设的传感器用于实时感知货叉前方目标物和环境的图像、货叉端部周围物体的接近状态、货叉端部与周围物体的接触力以及提供其他视觉设备处理所需的合作标志和几何特征信息。视觉传感器内嵌于货叉端部前表面，主要用于对货叉端部视场内的环境进行成像，以便进行叉取引导的视觉感知解算处理。依据实际作业环境要求，选用智能相机、工业相机、结构光相机或其他成像设备对视本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多源传感货叉智能感知系统，其特征在于：包括感知货叉和显示处理设备；所述感知货叉用于承载被叉取的目标物，所述感知货叉上安装有视觉传感器、接近觉传感器、压力传感器、触觉传感皮肤和信息采集板；其中视觉传感器内嵌于货叉端部前表面，用于对货叉端部视场内的环境进行成像；接近觉传感器内嵌于货叉端部四周，用于检测货叉端部周围环境是否存在物体；触觉传感皮肤覆盖在货叉端部表面；压力传感器内嵌于货叉中部机构本体的上表面，用于检测被叉取的目标物重量；信息采集板内置于货叉尾部内部，主要用于实时采集视觉传感器、接近觉传感器、触觉传感皮肤、压力传感器的信息，信息采集板将传感信息整理后经高速无线或有线通信方式传输至显示处理设备。/n

【技术特征摘要】
1.一种多源传感货叉智能感知系统，其特征在于：包括感知货叉和显示处理设备；所述感知货叉用于承载被叉取的目标物，所述感知货叉上安装有视觉传感器、接近觉传感器、压力传感器、触觉传感皮肤和信息采集板；其中视觉传感器内嵌于货叉端部前表面，用于对货叉端部视场内的环境进行成像；接近觉传感器内嵌于货叉端部四周，用于检测货叉端部周围环境是否存在物体；触觉传感皮肤覆盖在货叉端部表面；压力传感器内嵌于货叉中部机构本体的上表面，用于检测被叉取的目标物重量；信息采集板内置于货叉尾部内部，主要用于实时采集视觉传感器、接近觉传感器、触觉传感皮肤、压力传感器的信息，信息采集板将传感信息整理后经高速无线或有线通信方式传输至显示处理设备。


2.如权利要求1所述的多源传感货叉智能感知系统，其特征在于：所述感知货叉上还安装有合作标志，所述合作标志为其他视觉设备提供所需的视觉处理信息；所述合作标志分别设于货叉端部上表面、货叉中部的左右侧面和货叉尾部的上表面。


3.如权利要求2所述的多源传感货叉智能感知系统，其特征在于：所述合作标志的特征信息含有已知排列的标识点或标识线。


4.如权利要求3所述的多源传感货叉智能感知系统，其特征在于：所述的合作标志图案类型包括二维码、九宫格和圆形。


5.如权利要求1所述的多源传感货叉智能感知系统，其特征在于：所述接近觉传感器分别布设于货叉端部前表面至少一个、上表面至少一个、下表面至少一个、左侧面至少一个和右侧面至少一个。


6.一种基于权利要求1-5任一项所述的多源传感货叉智能感知系统的感知方法，其特征在于：S1:实时更新货叉端部视觉传感器、接近觉传感器以及触觉触感皮肤信息；
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴佩璋，刘家胜，郭建坡，孙立宁，董为，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一三研究所，哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41