一种共享单车分拣系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种共享单车分拣系统及方法，该系统包括：支撑框架，用于界定分拣区域；视觉分类定位单元，用于识别停靠在分拣区域内的共享单车类型并确定共享单车的位姿；拾取单元，用于抓取共享单车并调整共享单车姿态；转运单元，用于将拾取单元抓取的共享单车转运到该类型共享单车停放接驳处。本发明专利技术可对任意摆放在分拣区域内的多种类型单车进行分拣，解决了现有的共享单车停车场需要人工分拣摆放后才能分类存放的弊端。减小了停车场的人工投入，无需依靠停放者的个人素质，大大提高了共享单车停车场的自动化过程，解决了现有共享单车停放的问题。车停放的问题。车停放的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种共享单车分拣系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种用于分拣不同品牌类型共享单车的系统及方法。

技术介绍

[0002]共享单车的出现，无疑是很好解决了城市交通最后一公里的路途，是众多出行者的理想选择。各大城市出现的大量共享单车就是其很好的说明。
[0003]由于共享单车数量巨大，停车不规范等现象容易导致城市拥堵，影响市容市貌，甚至发生严重事故。尤其是客流量大的地铁口，更是拥挤不堪。
[0004]为了规范共享单车的停靠，一些城市兴修了共享单车停车库用于专门停靠共享单车。然而现有的共享单车品牌类型繁多，还是需要人工将不同品牌类型的共享单车进行分类后停靠在相应的区域。这样增加了停车场的运营成本。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种共享单车分拣系统及方法，用于自动对各种不同类型摆放姿态各一的共享单车进行识别并输送到相应的接驳处，无需人工干预。
[0006]为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为采用一种共享单车分拣系统，包括：支撑框架，用于界定分拣区域；所述支撑框架包括顶框以及支撑顶框的若干立柱；所述顶框的投影区域为分拣区域；视觉分类定位单元，用于识别停靠在分拣区域内的共享单车类型并确定共享单车的位姿；所述视觉分类定位单元包括彩色2D图像采集单元、3D图像采集单元以及分析处理服务器；所述分析处理服务器根据彩色2D图像采集单元采集的彩色2D图像识别共享单车类型，并根据3D图像采集单元采集的3D图像识别共享单车的位姿；拾取单元，用于抓取共享单车并调整共享单车姿态；所述拾取单元包括设置在支撑框架上的轨道、连接在轨道上可沿轨道运动的移动横梁、可沿移动横梁运动的升降柱；所述升降柱利用扭转电机连接拾取横梁；所述拾取横梁上设置有机械臂；所述机械臂末端安装有夹爪。
[0007]转运单元，用于将拾取单元抓取的共享单车转运到该类型共享单车停放接驳处；所述转运单元为设置在支撑框架上的环形输送带，所述环形输送带上设置有用于支撑共享单车的挂架；所述挂架上设置有用于感知共享单车的压力传感器。
[0008]作为一种优选，所述彩色2D图像采集单元为高清彩色相机，所述3D图像采集单元为激光雷达；所述高清彩色相机和激光雷达均为两个，呈对角线布置在支撑框架上。
[0009]作为一种改进，所述视觉分类定位单元还包括标定装置，所述标定装置为尺寸已知且表面为黑白棋盘格的立方体。
[0010]作为一种改进，所述机械臂为两根，且均为六轴机械臂；所述夹爪为柔性夹爪。
[0011]作为一种改进，所述分拣区域的地面上开有容纳共享单车车轮的引导槽。
[0012]本专利技术还提供共享单车分拣方法，应用于上述共享单车分拣系统，包括：
采集分拣区域内共享单车的彩色2D图像和3D图像；对彩色2D图像中的共享单车进行实例分割并识别共享单车类型；加载识别出来的该类型共享单车的基准三维模型，并提取所述基准三维模型中共享单车若干刚性部位作为配准模板；将彩色2D图像实例分割区域贴图到3D图像中以划分该共享单车点云所在区域；利用配准模板遍历该区域点云进行配准，从而获得共享单车的位姿；提取共享单车当前位姿的2个固定点的空间坐标作为抓取点；将抓取点的空间坐标发送至拾取单元，拾取单元根据抓取点的空间坐标运动至抓取位置；拾取单元通过抓取点的空间坐标规划抓取路径进行抓取并输送到转运单元；转运单元将被抓取的共享单车输送至该类型共享单车接驳处。
[0013]作为一种改进，采用yolo v5深度学习对彩色2D图像中的共享单车进行实例分割并识别共享单车类型。
[0014]作为一种改进，所述利用配准模板遍历该区域进行配准，从而获得共享单车的位姿的方法包括：对所述区域内的点云进行边缘腐蚀；对边缘腐蚀后的点云进行滤波；对滤波后的点云进行下采样；对采样后的点云进行矩阵变化计算，向配准模板进行匹配以获得共享单车的位姿。
[0015]作为一种改进，所述两个抓取点分别为共享单车车把手中部的点和坐管上的点。
[0016]作为一种改进，所述拾取单元通过抓取点的空间坐标规划抓取路径进行抓取的方法包括：对抓取点的空间坐标进行膨胀；利用空间变换矩阵将抓取点的坐标从世界坐标系转换到拾取单元坐标系下；规划拾取单元抓取部到抓取点的路径，使得拾取单元避开障碍物到达抓取点进行抓取。
[0017]作为一种改进，所述规划拾取单元到抓取点的路径的方法包括：将拾取单元抓取部的起始点和目标点初始化为两颗随机树的根节点；在抓取部的可达范围内随机生成若干采样点；从两颗随机树的根节点同时出发，向采用点扩散，直至连通；若无法连通，则增加采样点后再从两颗随机树的根节点同时出发向采样点扩散，直到连通为止；在连通的节点和节点之间筛选父节点构成随机树；若某个节点与目标点的距离小于阈值，则该节点到目标点为最佳路径；将具有最佳路径的节点组合成从起始点到目标点的最佳路径。
[0018]作为一种改进，拾取单元通过抓取点的空间坐标规划抓取路径进行抓取之后，拾取单元执行预设动作使得被抓取的共享单车呈预设姿态。
[0019]本专利技术的有益之处在于：本专利技术可对任意摆放在分拣区域内的多种类型单车进行分拣，解决了现有的共享
单车停车场需要人工分拣摆放后才能分类存放的弊端。减小了停车场的人工投入，无需依靠停放者的个人素质，大大提高了共享单车停车场的自动化过程，解决了现有共享单车停放的问题。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的结构示意图。
[0021]图2为本专利技术的流程图。
[0022]图中标记：1顶框、2立柱、3高清彩色相机、4激光雷达、5轨道、6移动横梁、7升降柱、8拾取横梁、9扭转电机、10机械臂、11夹爪、12环形输送带、13挂架、14引导槽。
具体实施方式
[0023]为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。
[0024]现有共享单车停车库的痛点在于：首先共享单车种类繁多，需要进行识别后分类存放。更为重要的是，现有的机械设备只能对指定姿态的共享单车进行抓取，而共享单车停放的姿态是各一的，并没有统一的位置和姿态。因此只能依靠人工调整后才能使用机械设备进行下一步的存放工作。
[0025]针对上述问题，如图1所示，本专利技术提供一种共享单车分拣系统，能够对分拣区域内任意姿态停靠的共享单车进行抓取，其具体结构包括：支撑框架，用于界定分拣区域，同时作为下述几个单元的支撑，包括顶框1以及支撑顶框1的若干立柱2；所述顶框1的投影区域为分拣区域；下述的转运单元、拾取单元均设置在支撑框架上。
[0026]本实施例中，顶框1为矩形，立柱设置有4根。整个支撑框架由高性能碳钢材料构成，尺寸为4m*3m*4m（长*宽*高）。当然尺寸和形状均可以根据需要进行适应性调整，本专利技术不做限制。
[0027]另外，当分拣区域内的共享单车停放得过于紧密有可能会导致共享单车之间相互纠缠，此时会造成拾取单元分拣困难。为了解决这个问题，在一些实施例中，还可以在分拣区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共享单车分拣系统，其特征在于包括：支撑框架，用于界定分拣区域；所述支撑框架包括顶框以及支撑顶框的若干立柱；所述顶框的投影区域为分拣区域；视觉分类定位单元，用于识别停靠在分拣区域内的共享单车类型并确定共享单车的位姿；所述视觉分类定位单元包括彩色2D图像采集单元、3D图像采集单元以及分析处理服务器；所述分析处理服务器根据彩色2D图像采集单元采集的彩色2D图像识别共享单车类型，并根据3D图像采集单元采集的3D图像识别共享单车的位姿；拾取单元，用于抓取共享单车并调整共享单车姿态；所述拾取单元包括设置在支撑框架上的轨道、连接在轨道上可沿轨道运动的移动横梁、可沿移动横梁运动的升降柱；所述升降柱利用扭转电机连接拾取横梁；所述拾取横梁上设置有机械臂；所述机械臂末端安装有夹爪；转运单元，用于将拾取单元抓取的共享单车转运到该类型共享单车停放接驳处；所述转运单元为设置在支撑框架上的环形输送带，所述环形输送带上设置有用于支撑共享单车的挂架；所述挂架上设置有用于感知共享单车的压力传感器。2.根据权利要求1所述的一种共享单车分拣系统，其特征在于：所述彩色2D图像采集单元为高清彩色相机，所述3D图像采集单元为激光雷达；所述高清彩色相机和激光雷达均为两个，呈对角线布置在支撑框架上。3.根据权利要求2所述的一种共享单车分拣系统，其特征在于：所述视觉分类定位单元还包括标定装置，所述标定装置为尺寸已知且表面为黑白棋盘格的立方体。4.根据权利要求1所述的一种共享单车分拣系统，其特征在于：所述机械臂为两根，且均为六轴机械臂；所述夹爪为柔性夹爪。5.根据权利要求1所述的一种共享单车分拣系统，其特征在于：所述分拣区域的地面上开有容纳共享单车车轮的引导槽。6.一种共享单车分拣方法，应用于权利要求1~5中任意一项所述的共享单车分拣系统，其特征在于包括：采集分拣区域内共享单车的彩色2D图像和3D图像；对彩色2D图像中的共享单车进行实例分割并识别共享单车类型；加载识别出来的该类型共享单车的基准三维模型，并提取所述基准三维...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄朝科，胥嘉昊，鲁敏，罗燕，
申请(专利权)人：成都河狸智能科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：