基于无人机盘点的立体货架物资快速盘点方法及系统有效专利 发明

具体技术细节

法律保护范围

涉及权利要求数量8：其中独权2项，从权-2项

1.基于无人机盘点的立体货架物资快速盘点方法，其特征在于，包括以下步骤：
对立体货架构建空间坐标系，获取无人机在各库位盘点时的悬停坐标点；
基于预先获取的物资盘点优先级，得到物资盘点任务，将所述物资盘点任务以及无人机在各库位盘点时的悬停坐标点进行匹配，得到物资盘点任务对应的无人机所需遍历的悬停坐标点集合；
以无人机盘点飞行总路径最短构建无人机路径优化目标函数，确定约束条件，所述约束条件包括无人机的能耗约束、盘点库位不重复约束和无人机飞行出发点和返回点一致约束；
基于遗传算法对所述无人机路径优化目标函数进行求解，得到无人机最优路径，作为无人机盘点路径最佳方案；
通过无人机按照所述无人机盘点路径最佳方案执行物资盘点任务，获取物资盘点数量。
2.根据权利要求1所述的基于无人机盘点的立体货架物资快速盘点方法，其特征在于，对立体货架构建空间坐标系，获取无人机在各库位盘点时的悬停坐标点的步骤具体包括：
以立体货架的最底层的第一行第一列库位的横梁和立柱交汇点作为立体货架的空间直角坐标系的原点，记为 ，构建空间坐标系；
通过下式计算立体货架n层j行k列库位的无人机盘点时的悬停坐标点为，
式中，、、分别表示立体货架单个库位的长、宽、高，d表示立体货架单个库位的巷道宽度；
设置允许无人机悬停坐标点的飞行偏差为 ，通过下式计算无人机盘点的悬停空间域为，
。
3.根据权利要求2所述的基于无人机盘点的立体货架物资快速盘点方法，其特征在于，基于预先获取的物资盘点优先级，得到物资盘点任务，将所述物资盘点任务以及无人机在各库位盘点时的悬停坐标点进行匹配，得到物资盘点任务对应的无人机所需遍历的悬停坐标点集合的步骤具体包括：
基于预先获取的物资盘点优先级，对不同的物资盘点优先级的物资划分盘点周期，根据所述盘点周期生成盘点任务，所述盘点任务包括需盘点的物资明细清单以及其对应的立体货架库位号，将所述立体货架库位号与无人机在各库位盘点时的悬停坐标点进行匹配，得到物资盘点任务对应的无人机所需遍历的悬停坐标点集合。
4.根据权利要求1所述的基于无人机盘点的立体货架物资快速盘点方法，其特征在于，以无人机盘点飞行总路径最短构建无人机路径优化目标函数，确定约束条件，所述约束条件包括无人机的能耗约束、盘点库位不重复约束和无人机飞行出发点和返回点一致约束的步骤具体包括：
设无人机的路径有向图为 ，其中，V表示无人机所需遍历的悬停坐标点集合，记为，n表示无人机盘点集合，定义节点0为无人机盘点的起始点，节点1至 为本次盘点任务的无人机所需遍历的悬停坐标点集合，E任意两个悬停坐标点之间的通道集合，，则以无人机盘点飞行总路径最短构建无人机路径优化目标函数为：
式中，L表示无人机盘点飞行总路径，m表示无人机的往返次数， 表达从i点到j点的飞行路径，xijk表示第一决策因子，xijk取值为0或1，若xijk取值为0，则表示在第k次的飞行路径执行过程中，不允许无人机走飞行路径 ，若xijk取值为1，则表示在第k次的飞行路径执行过程中，允许无人机走飞行路径 ；
确定约束条件为：
1）无人机的能耗约束：
式中， 表示无人机从i点到目标j点的耗电量， ，其中， 表示无人机
单位飞行距离的耗电量， 表示无人机悬停盘点过程的耗电量，C表示无人机的电量值上限；
2）盘点库位不重复约束：
3）无人机飞行出发点和返回点一致约束：
。
5.根据权利要求4所述的基于无人机盘点的立体货架物资快速盘点方法，其特征在于，基于遗传算法对所述无人机路径优化目标函数进行求解，得到无人机最优路径，作为无人机盘点路径最佳方案的步骤具体包括：
基于遗传算法对所述无人机路径优化目标函数进行求解，得到所有飞行路径的第一决策因子，构成飞行路径及其对应的第一决策因子集合，筛选出第一决策因子为1的飞行路径，并依次连线得到无人机最优路径，作为无人机盘点路径最佳方案。
6.根据权利要求5所述的基于无人机盘点的立体货架物资快速盘点方法，其特征在于，通过无人机按照所述无人机盘点路径最佳方案执行物资盘点任务，获取物资盘点数量的步骤具体包括：
通过无人机按照所述无人机盘点路径最佳方案执行物资盘点任务，到达目标悬停坐标点时，读取相应的货位的托盘二维码，将托盘二维码反馈至后台进行解析，得到货位对应的物资名称、物资类型、规格及台账数量；
通过所述物资类型判断物资是否为标准化包装物资，若判断物资是为标准化包装物资，则驱动无人机对货位物资进行3D视觉扫描，抓取物资堆的三维尺寸信息传输至后台，并执行下一步，若物资不为标准化包装物资，则驱动无人机对货位物资进行拍摄，获取物资视频信息传输至后台，通过后台内预设的视觉识别算法对物资视频信息中的物资进行识别，并统计所识别到的物资的数量；
通过深度相机获取物资堆的表层色块，获得表层色块面积；
通过下式计算标准化包装物资的数量为，
式中，A1、B1、C1分别表示物资堆的长、宽、高，a1表示物资包装的长度，b1表示物资包装的宽度，c1表示物资包装的高度，S表示表层色块面积，为第二决策因子，取值为0或1，当物资堆只有一种拣货扫描高度时，则 赋值为0，当物资堆有两种以上的拣货扫描高度时，则赋值为1。
7.根据权利要求1所述的基于无人机盘点的立体货架物资快速盘点方法，其特征在于，通过无人机按照所述无人机盘点路径最佳方案执行物资盘点任务，获取物资盘点数量的步骤之后包括：
将无人机遍历过的悬停坐标点标记为已遍历，判断无人机是否已遍历过物资盘点任务所对应的所有悬停坐标点，若判断无人机已遍历过物资盘点任务所对应的所有悬停坐标点，则将物资盘点数量与预设的盘点清单账目进行核对，并生成盘点报告。
8.基于无人机盘点的立体货架物资快速盘点系统，其特征在于，包括：
坐标系构建模块，用于对立体货架构建空间坐标系，获取无人机在各库位盘点时的悬停坐标点；
盘点任务规划模块，用于基于预先获取的物资盘点优先级，得到物资盘点任务，将所述物资盘点任务以及无人机在各库位盘点时的悬停坐标点进行匹配，得到物资盘点任务对应的无人机所需遍历的悬停坐标点集合；
目标函数构建模块，用于以无人机盘点飞行总路径最短构建无人机路径优化目标函数，确定约束条件，所述约束条件包括无人机的能耗约束、盘点库位不重复约束和无人机飞行出发点和返回点一致约束；
求解模块，用于基于遗传算法对所述无人机路径优化目标函数进行求解，得到无人机最优路径，作为无人机盘点路径最佳方案；
盘点任务执行模块，用于通过无人机按照所述无人机盘点路径最佳方案执行物资盘点任务，获取物资盘点数量。