一种智能化大型车货物装载运输方法及系统与流程

1.本发明涉及一种智能化大型车货物装载运输方法及系统，特别是涉及智能化货物装载运输技术领域。


背景技术：

2.随着智能化技术的发力发展，冗余繁杂的人工作业逐渐被自动化机械取代，通过机械化的运输和搬运，极大程度上的减少了人工运输的投入成本，同时提高了货物的搬运效率。
3.但现有技术中的机械化自动化运输往往会因为机械手预先设定的运输路线，导致货物在搬运时，只是一味的堆砌，从而等导致货物装载空间的利用率不足，另外，随机接收到的货物，在遇到形状不统一时，也会因为空间堆砌不合理导致事先放置的货物倒塌，从而降低货物装载的效率。为了克服这一问题，往往会采用人工的方式对搬运机械手运输的货物进行接收和堆放空间的规划，对货物的重新装载，不仅降低了货物装载的效率，也使得人工的投入成本增加。


技术实现要素：

4.发明目的：提出一种智能化大型车货物装载运输方法及系统，以解决现有技术存在的上述问题，并通过先分析后搬运货物的方式，提高经济效益。
5.技术方案：第一方面，提出了一种智能化大型车货物装载运输方法，该方法具体包括以下步骤：步骤1、用户控制台读取参数信息；所述参数信息包括：当前装载货物的车辆信息和数据库中录入的货物信息；所述货物信息进一步为当前批次中需要进行车辆装载的货物；步骤2、构建车辆装载空间模型；步骤3、根据所述参数信息，利用车辆装载空间模型对车辆装载空间进行划分，并将划分的结果传输至机械搬运手的控制中心，以及货物运输机器人的控制中心；步骤4、货物运输机器人的控制中心根据车辆划分好的装载空间生成对应货物的搬运指令；步骤5、所述货物运输机器人根据接收到的指令开始执行货物运输；步骤6、当货物抵达机械搬运手所在地时，机械搬运手通过货物运输机器人的信息共享，获取当前抵达货物的编号信息，并根据接收到的空间划分结果对货物进行装载；步骤7、当完成货物装载后，机械搬运手发出完成提示信息，则当前车辆完成装载作业。
6.其中，所述货物信息包括：货物编号、货物空间体积参数、货物重量；所述当前装载货物的车辆信息包括：车辆编号、车辆装载空间的体积参数、车辆的限重参数。
7.在第一方面的一些可实现方式中，在进行货物装载之前，还包括利用构建的车辆
装载空间模型进行车辆装载空间的划分。
8.进一步的，利用车辆装载模型的对车辆装载空间进行划分的具体过程为：步骤3.1、获取车辆装载空间的参数信息；步骤3.2、根据待装载货物的排序结果生成集合g；步骤3.3、在完成一个货物的放置后，更新车辆装载空间的信息，整合剩余装载空间；步骤3.4、判断当前装载是否超过车辆装载空间的最大限制；当判断结果为否时，跳转至步骤3.2；反之，跳转至步骤3.5；步骤3.5、比较所有装载方案，保留空间利用率最高的方案为最终的装载方案；步骤3.6、输出最后的货物装载方案至机械搬运手控制中心。
9.为了获取步骤3.5中的最终的装载方案，采用遗传粒子的择优方法对车辆装载空间模型进行优化，进一步实现的具体过程包括：步骤3.5.1、基于获取到的参数信息生成初始种群；步骤3.5.2、以适应度值的大小反应粒子位置的优劣，更新最优粒子，更新及评价种群；步骤3.5.3、按规则将粒子群分为和两段，同时并行；步骤3.5.4、通过自适应的方式调整粒子的交叉概率；步骤3.5.5、以预设概率对粒子进行变异操作；步骤3.5.6、通过随机改变顺序的方法对段粒子进行更新，同时根据以下表达式对段粒子进行更新；步骤3.5.7、判断是否满足预设的迭代次数，若满足则输出最终结果；反之跳转至步骤3.5.2。
10.在第一方面的一些可实现方式中，为了减少待装载的货物为瓦楞纸包装时，易出现瓦楞纸变形变损情况，在装载过程中进一步结合瓦楞纸的耐破性进行抓取力道的分析，从而获取最大力道值的限制。
11.在第一方面的一些可实现方式中，用于接收货物运输机器人运输货物的机械搬运手包括：侧面吸盘、底托和可活动的机械臂；所述侧面吸盘通过可转动轴与可活动的机械臂连接，用于吸附在货物表面；所述可活动机械臂通过转动轴承实现转动，并与底托的一端固定连接；所述底托为可伸缩的载物平台，用于在放置货物后通过伸缩的方式与货物脱离。
12.在接收到货物运输机器人运输的货物后，机械搬运手将货物置于自身的底托上，并通过所述侧面吸盘吸附货物的侧面，加强对货物的定位，稳定货物因惯性力导致的滑动掉落。
13.装载堆放货物时，侧面吸盘吸附在货物侧面，建立真空环境；可活动的机械臂与侧面吸盘连接，推动侧面吸盘带动货物的向前推进；当货物到达目的存放位置时，底托通过伸缩的方式抽出货物的底端；随后，侧面吸盘脱离物体表面，真空空间消失，机械搬运手完成当前的堆砌作业。
14.在堆砌货物的时候，当货物是堆叠放置且当前不是最底层货物时，将货物呈现预设角度的倾斜放置，通过先接触一侧面的方式，在上下两个货物之间形成相对隔离的空间，减少底托与下面货物的接触面，避免上下表面直接接触产生的相对运动。
15.在第一方面的一些可实现方式中，步骤三中利用车辆装载空间模型对车辆装载空间进行划分时考虑的目标函数为所有装载方案中，装载空间利用率最高的方案，所述目标函数表达式为：式中，表示第i个装载方案所占用的空间体积；表示当前车辆的最大载重体积限制值。
16.同时，还满足的限制条件表达式为：式中，表示第i个货物的重量；n表示总的货物数量；表示当前车辆的最大载重限值；l表示当前车辆的最大载重长度值；表示当前车辆的最大载重宽度限值；表示当前车辆的最大载重高度限值；a表示装载方案中在长度方面对装载货物的数量限制值；b表示装载方案中在宽度方面对装载货物的数量限制值；c表示装载方案中在高度方面对装载货物的数量限制值；即约束条件应满足，装载货物的总重量不超过车辆的最大载重数值，同时货物的堆放方案应满足不超过车辆载物空间对长度、宽度以及高度的限制。
17.第二方面，提出一种智能化大型车货物装载运输系统，该系统具体包括：用于获取运算参数信息第一模块；用于构建车辆装载空间模型的第二模块；用于结合参数信息实现装载空间划分的第三模块；用于生成执行指令的第四模块；用于完成货物运输的第五模块；用于完成货物装载的第六模块；用于发出货物装载完成提示的第七模块。
18.在第二方面的一些可实现方式中，第一模块首先通过用户控制台读取需要进行运算处理的参数信息；其次，为了更好的划分利用车辆的装载空间，第二模块构建车辆装载空间模型用于对车辆装载空间进行分析；再次，根据第一模块获取到参数信息，利用第二模块构建的车辆装载空间模型对当前装载车辆的装载空间进行空间划分；根据划分的结果，第四模块生成对应的执行指令并发送至货物运输机器人的控制中心，用于驱动货物运输机器人进行搬运作业；从次，根据生成的执行指令，第五模块通过货物运输机器人执行指令完成货物运输；最后，当货物抵达机械搬运手所在地时，机械搬运手通过货物运输机器人的信息
共享，获取当前抵达货物的编号信息，并根据接收到的空间划分结果对货物进行装载，并在装载完成后通过第七模块发出完成提示信息。
19.有益效果：本发明提出了一种智能化大型车货物装载运输方法及系统，一方面通过实现对车辆装载空间的划分，可以极大的提高车辆装载空间的利用率，从而提高经济效益。另一方面，通过先分析后搬运货物的方式，可以极大的提高货物在堆砌过程中的装载效率，相较于一次性将货物运输到装载车辆的面前，有次序的运输可以极大的提高后期装运时机械搬运手对货物的选择。
附图说明
20.图1为本发明实施例的数据处理流程图。
具体实施方式
21.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
22.实施例一在智能化产业链的发展下，为了提高大型车的货物装载效率减少人工重复工作，本实施例提出一种智能化大型车货物装载运输方法，在机械搬运手和货物运输机器人的协作下，如图1所示，该方法具体包括以下步骤：步骤1、用户控制台读取参数信息；所述参数信息包括：当前装载货物的车辆信息和数据库中录入的货物信息；所述货物信息进一步为当前批次中需要进行车辆装载的货物；步骤2、构建车辆装载空间模型；步骤3、根据所述参数信息，利用车辆装载空间模型对车辆装载空间进行划分，并将划分的结果传输至机械搬运手的控制中心，以及货物运输机器人的控制中心；步骤4、货物运输机器人的控制中心根据车辆划分好的装载空间生成对应货物的搬运指令；步骤5、所述货物运输机器人根据接收到的指令开始执行货物运输；步骤6、当货物抵达机械搬运手所在地时，机械搬运手通过货物运输机器人的信息共享，获取当前抵达货物的编号信息，并根据接收到的空间划分结果对货物进行装载；步骤7、当完成货物装载后，机械搬运手发出完成提示信息，则当前车辆完成装载作业。
23.其中，所述货物信息包括：货物编号、货物空间体积参数、货物重量；所述当前装载货物的车辆信息包括：车辆编号、车辆装载空间的体积参数、车辆的限重参数。
24.本实施例一方面通过实现对车辆装载空间的划分，可以极大的提高车辆装载空间的利用率，从而提高经济效益。另一方面，通过先分析后搬运货物的方式，可以极大的提高货物在堆砌过程中的装载效率，相较于一次性将货物运输到装载车辆的面前，有次序的运输可以极大的提高后期装运时机械搬运手对货物的选择。
25.优选实施例中，在物流运输装载的过程中，在货物转移站点的驿站停放时，由于货物大小不一，因此，在再次装车时会出现车辆装载空间利用率不高等问题。为了提高装车效率，在装载时首先通过用户控制台读取车辆的相关参数信息，以及当前批次中准备装车的货物信息。其次，利用构建的车辆装载空间模型进行货物与车辆装载空间的匹配分析，从而获得最佳的车辆装载空间布局。再次，根据划分好的区域对应当前批次中准备装车货物的编号信息，对其进行运输顺序的排序，并在排序完成后生成对应的搬运指令发送给货物运输机器人。从次，货物运输机器人根据接收到的搬运顺序找到对应的货物，并执行对应的搬运作业，从而将货物搬运至装载车辆货箱前方的机械搬运手旁边。当货物抵达机械搬运手所在地时，机械搬运手通过货物运输机器人的信息共享，获取当前抵达货物的编号信息，并根据接收到的空间划分结果对货物进行装载。最后，当完成货物装载后，机械搬运手发出完成提示信息，则当前车辆完成装载作业。通过提示性语音的提醒形式，可以直观的告知工作人员当前的车辆的状态，从而实时完成装载工作，提高工作效率。
26.实施例二在实施例一基础上的进一步实施例中，为了提升车辆装载空间的利用率，在进行货物装载之前，利用构建的车辆装载空间模型进行车辆装载空间的划分。
27.具体的，利用车辆装载模型的对车辆装载空间进行划分的具体过程为：步骤3.1、获取车辆装载空间的参数信息；步骤3.2、根据待装载货物的排序结果生成集合g；步骤3.3、在完成一个货物的放置后，更新车辆装载空间的信息，整合剩余装载空间；步骤3.4、判断当前装载是否超过车辆装载空间的最大限制；当判断结果为否时，跳转至步骤3.2；反之，跳转至步骤3.5；步骤3.5、比较所有装载方案，保留空间利用率最高的方案为最终的装载方案；步骤3.6、输出最后的货物装载方案至机械搬运手控制中心。
28.在进一步的实施例中，为了获取最优的装载方案，采用遗传粒子的择优方法对车辆装载空间模型进行优化，实现的具体过程包括：步骤3.5.1、基于获取到的参数信息生成初始种群；步骤3.5.2、以适应度值的大小反应粒子位置的优劣，更新最优粒子，更新及评价种群；步骤3.5.3、按规则将粒子群分为和两段，同时并行；步骤3.5.4、通过自适应的方式调整粒子的交叉概率；步骤3.5.5、以预设概率对粒子进行变异操作；步骤3.5.6、通过随机改变顺序的方法对段粒子进行更新，同时根据以下表达式对段粒子进行更新；段粒子进行更新的表达式为：式中，表示权重；k表示迭代次数；表示预设的随机因子；表示预设的另一个随机因子；、表示处于区间[0,1]之中的随机数。
[0029]
步骤3.5.7、判断是否满足预设的迭代次数，若满足则输出最终结果；反之跳转至
步骤3.5.2。
[0030]
在进一步的实施例中，利用车辆装载空间模型对车辆装载空间进行划分时考虑的目标函数为所有装载方案中，装载空间利用率最高的方案，所述目标函数表达式为：式中，表示第i个装载方案所占用的空间体积；表示当前车辆的最大载重体积限制值；同时，还满足的限制条件表达式为：式中，表示第i个货物的重量；n表示总的货物数量；表示当前车辆的最大载重限值；l表示当前车辆的最大载重长度值；表示当前车辆的最大载重宽度限值；表示当前车辆的最大载重高度限值；a表示装载方案中在长度方面对装载货物的数量限制值；b表示装载方案中在宽度方面对装载货物的数量限制值；c表示装载方案中在高度方面对装载货物的数量限制值；即约束条件应满足，装载货物的总重量不超过车辆的最大载重数值，同时货物的堆放方案应满足不超过车辆载物空间对长度、宽度以及高度的限制。
[0031]
实施例三在实施例一基础上的进一步实施例中，机械搬运手作为接收搬运机器人运输过来的货物载体，在往车辆装载空间堆砌货物的时候，为了更好地接收货物和堆砌货物，本实施例提出一种侧面吸附搬运方法用于抓取货物。
[0032]
具体的，当货物抵达机械搬运手所在地时，机械搬运手通过货物运输机器人的信息共享，获取当前抵达货物的编号信息，并根据接收到的空间划分结果选择作业过程中的作业参数，并在参数配置完成后对货物进行装载。
[0033]
当待装载的货物为瓦楞纸包装时，易出现变形变损等情况，因此在装载过程中需进一步的结合瓦楞纸的耐破性进行抓取力道的分析，从而获取最大力道值的限制。
[0034]
机械搬运手包括：侧面吸盘、底托和可活动的机械臂，在接收到货物运输机器人运输的货物后，机械搬运手将货物置于自身的底托上，并通过侧面吸盘吸附货物的侧面，从而加强对货物的定位，以及稳定货物因惯性力导致的滑动掉落。装载堆放货物时，侧面吸盘吸附在货物侧面，建立真空环境；可活动的机械臂与侧面吸盘连接，推动侧面吸盘带动货物的向前推进；当货物到达目的存放位置时，底托通过伸缩的方式抽出货物的底端；随后，侧面吸盘脱离物体表面，真空空间消失，机械搬运手完成当前的堆砌作业。
[0035]
在进一步的实施例中，在堆砌货物的时候，当货物是堆叠放置且当前不是最底层货物时，为了避免底托在抽出时带动下面货物相对移动，从而导致堆放好的货物倒塌，在放置当前货物时，通过先接触一侧面的方式，将货物呈现预设角度的倾斜放置，因此可在两个货物之间形成相对隔离的空间，减少底托与下面货物的接触面，有效避免直接接触会产生的相对运动。
[0036]
实施例四本实施例提出一种智能化大型车货物装载运输系统，用于实现实施例一中提出的一种智能化大型车货物装载运输方法，该系统具体包括：用于获取运算参数信息第一模块；用于构建车辆装载空间模型的第二模块；用于结合参数信息实现装载空间划分的第三模块；用于生成执行指令的第四模块；用于完成货物运输的第五模块；用于完成货物装载的第六模块；用于发出货物装载完成提示的第七模块。
[0037]
在进一步的实施例中，第一模块首先通过用户控制台读取需要进行运算处理的参数信息；其次，为了更好的划分利用车辆的装载空间，第二模块构建车辆装载空间模型用于对车辆装载空间进行分析；再次，根据第一模块获取到参数信息，利用第二模块构建的车辆装载空间模型对当前装载车辆的装载空间进行空间划分；根据划分的结果，第四模块生成对应的执行指令并发送至货物运输机器人的控制中心，用于驱动货物运输机器人进行搬运作业；从次，根据生成的执行指令，第五模块通过货物运输机器人执行指令完成货物运输；最后，当货物抵达机械搬运手所在地时，机械搬运手通过货物运输机器人的信息共享，获取当前抵达货物的编号信息，并根据接收到的空间划分结果对货物进行装载，并在装载完成后通过第七模块发出完成提示信息。
[0038]
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。