[0001] 本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种叉车机器人及其作业控制方法和控制器。

[0002] 随着叉车移动机器人在工业、物流等领域的广泛应用，提高机器人的避障、取放货和堆垛等能力成为了亟待解决的问题。由于单个固定相机受制于视场角不足出现视野盲区，难以完成机器人任务，因此现有技术中，常用的方法是增加相机数量、增加多种传感器，以及通过机械结构设计和电控方法增加相机自由度的方法。然而，这些方案存在以下不足：

[0003] 在专利文献CN216764205U中，提出了一种在叉车上搭载多个固定相机的方法。在叉车顶部搭载4个固定第一摄像头，分别朝向无人叉车的前后左右四个方；两个前腿之间靠近底座处搭载第二固定摄像头；这5个固定摄像头虽然能够实现避障和取放货，但是摄像头数量设计冗余，且只能识别高度固定的栈板/托盘，不能自适应调节相机高度，增加成本。

[0004] 在专利文献CN220033927U中，提出了一种在叉车上搭载前向固定相机和多个激光雷达的方法。在叉车头部固定避障相机识别前方障碍物；在叉车底部边缘处固定多个避障雷达探测叉车两侧与尾部障碍物；在无人叉车叉臂上固定多个光电传感器探测叉臂前方障碍物。因为该方法采用的是固定激光雷达避障，因此只能识别同一高度的障碍物，不能识别低于雷达高度或高度雷达高度或者不规则障碍物，增加了碰撞风险，也增加了成本。

[0005] 在专利文献CN213595798U中，公开了一种在叉车上方搭载升降转动机构，顶部设置摄像头的方法，升降机构带动摄像头转动，该叉车摄像头不能做俯仰运动，对于货叉车身检测和货物观察范围受限，增加了碰撞风险。

[0006] 在专利文献CN220056232U中，公开了一种在货叉带动相机运动的方法。该叉车在货叉的两侧分别安装2个第一相机，在升降组件下方的伸缩机构安装3个第二相机，第一和第二相机伴随货叉的移动而移动，在取放货时保持标准的识别距离和识别方向。在叉车载货运送场景下，第一相机因为装在货叉两侧导致侧向视野会被车体遮挡，而第二相机因为装在货叉下方导致上方视野会被货物遮挡，会出现视野盲区，相机利用率不高。

[0007] 在专利文献CN115092855A中，公开了一种在叉车中将电动升降杆与云台结合、电动滑杆带动激光传感器的方法。可以实现相机上升下降、360转动，根据货物的高度调节相机高度与旋转角度成像；电动滑杆能带动激光传感器的升降移动，解决由于托盘洞孔较多导致的激光测距不准问题。但是该方法增加了电动滑杆和激光传感器识别托盘，增加成本。

[0036] 为了解决现有叉车机器人的缺陷，本公开提出了一种具有顶升云台相机的叉车机器人，通过在叉车机器人上方搭载云台相机和顶升杆，针对叉车任务设计全面的相机运动方案，通过在各任务阶段自动调整相机视角和高度，使机器人在运动、取货、放货等过程中具备全面感知能力，提高作业效率和安全性。

[0037] 本公开方案的目的包括：

[0038] 1.提高机器人在运动过程中的避障检测能力。在相机上搭载云台和顶升机构，实现全向观察、前视、后视、左右扫视、上下扫视等功能，确保机器人在起步、直行、转弯等过程中具备全面感知能力，解决现有技术中单固定相机无法全向感知环境、单个或多个固定传感器遮挡视线、云台升降相机机构控制复杂的问题。

[0039] 2.提高取货过程的准确性和效率。通过相机的转向、通过货叉顶升升降杆实现相机升降，实现对货物、栈板/托盘的准确识别，确保货叉进入位置合适，降低货物摆放不整齐的风险。

[0040] 3.提高放货过程的准确性和效率。通过相机的前视、平视、俯视和顶升升降杆的自动调整，实现对目的地和货物准确识别，确保货物摆放正确，解决货物摆放错误或堆垛场景视野受限的问题。

[0041] 根据一个或者多个实施例，一种叉车机器人，包括主控制器、相机、云台和顶升杆，主控制器负责对叉车行进、探测、避障、取货、卸货等动作进行控制。该叉车机器人的主控制器装载的控制模块包括：运动避障检测模块、取货模块、放货模块。其中，[0042] 在叉车顶部搭载有云台、相机和顶升杆，相机设置在云台上，相机镜头随着云台转动而移动。顶升杆呈现为倒“T”字形，顶升杆头部与云台底部固定连接，顶升杆的底部位于货叉的上方。顶升杆默认位于某个预设高度上，当货叉上升并上升到这个预设高度后，货叉接触顶升杆的底部，顶着顶升杆一起上升，以避免货叉上的货物对相机镜头可能出现的遮挡问题。当货叉下降时，因重力作用顶升杆也会下降。当货叉下降到顶升杆的预设高度后，顶升杆停在默认高度，与货叉脱离接触，货叉则继续下降。因此顶升杆的上升靠的是货叉上升的顶力，顶升杆下降靠的是重力。该顶升杆在叉车机器人控制器的控制下，结合云台的动作，实现对相机运动的精确控制。当叉车货叉抬升至顶升杆底部后，货叉可以带动顶升杆运动。这样的设计，实现了叉车货叉与顶升杆头部设置的云台和相机实现了在高度上的联动，这样对于相机高度的联动，并不需要主控制器进行特定的检测或者控制，也不需要对相机在高度调整上进行额外的驱动力，极大简化了结构设计和控制系统的设计，节约了叉车的能源消耗，简化了控制逻辑的设计。而现有的对于相机云台的顶升方式，通常需要采用增加额外的控制电机，由电机带动相机云台顶升，这种现有的方法，会明显增加设备成本和维护成本，因此本公开实施例对于顶升杆的设计则很好解决了该问题。

[0043] 运动避障检测模块对叉车的控制包括：在叉车取货前和取货后的运动过程中，通过相机转动观察周围环境，进行避障检测，确保叉车安全移动。在叉车起步前，相机环视四周；叉车直行时，相机前视；叉车经过路口前，相机左右扫视；叉车转弯前，相机向左或向右扫视。

[0044] 取货模块对叉车的控制包括：在导航到取货点地时，对取货点进行货物有无识别、取货前货物堆放检测、栈板识别、车身货物检测，确保准确叉取货物，降低掉落风险。叉车导航到取货点时，相机转向后平视或俯视，识别是否有货，以及货物堆放是否稳定；货叉叉入前，相机自动调整高度和俯仰角度识别栈板/托盘；货叉升起后，相机回到初始位置识别车身货物摆放；起步送货前，相机环视四周。当设定叉车在导航行走到取货点过程中，行走的方向为正方向，取货时，相机有需要从正方向转向反方向，在叉车倒出时观察后方。

[0045] 放货模块对于叉车的控制包括：在导航到放货点地时，对放货点进行货物有无识别、放货前后货物堆放检测、货物高度识别。叉车导航到放货点时，相机转向后平视或俯视，识别地面是否已经有货或其他障碍物。货叉叉入前，相机通过识别放货点高度来确定最佳货叉高度；放置货物后，相机转向前视，如果没有障碍物，叉车前进。货叉带动相机恢复默认高度，相机俯仰视识别货物放置有无掉落风险。在完成放货任务后，相机环视周围环境，等待调度系统发出下一个任务。在这里，最佳货叉高度是指在叉车进行取货或放货任务时，为了确保作业效率、安全性及货物稳定性，货叉需要调整至的一个理想高度。这一高度使得货叉能够平滑、准确地插入或放置于栈板/托盘下方或上方的预设位置。

[0046] 由此，本公开实施例具有的有益效果包括：

[0047] (1)提高了叉车机器人的感知能力。通过搭载云台相机和升降杆，使机器人在运动、取货、放货等过程中具备全面的感知能力。相机俯仰和偏航运动以及顶升运动的设计，使机器人可以观察到周围更广泛的环境，检测到更多的障碍物和货物信息，从而更准确地判断自身的运动方向和操作方式。

[0048] (2)提升叉车机器人的作业效率。通过自动调整相机视角和高度，使机器人在取货和放货等操作过程中更加精准、快速。例如，在取货时，相机识别货物有无、堆放状态、栈板和车身货物等信息，帮助机器人快速找到货物并准确叉取，减少了寻找货物的时间和误操作。在放货时，相机识别地面状况和货物信息，使机器人能够将货物准确放置到指定位置，避免了对货物的损害和空间的浪费。在月台或堆垛等高处作业场景下，货叉上升到一定高度通过顶升带动相机向上运动，更加安全高效地识别货物、栈板等。

[0049] (3)增强了安全性。通过避障检测和全方位感知能力，使机器人在运动过程中更加安全。相机全方位观察周围环境，使机器人可以及时发现前方的障碍物和周围行人等信息，从而及时避让和防止碰撞。同时，通过精准的取货和放货操作，减少了货物的损坏和人员的伤亡，提高了作业的安全性。

[0050] (4)提高了经济效益。通过提高作业效率和安全性，减少了人力和物力的浪费。例如，通过自动化的取货和放货操作，可以减少人力成本和货物损坏的风险。同时，通过精准的感知能力和避障检测技术，可以减少机器人的维修和更换成本，提高了经济效益。

[0051] 根据一个或者多个实施例，一种叉车移动机器人，如图1所示，在叉车顶部搭载有云台相机和顶升杆，顶升杆呈现为倒“T”字形，顶升杆头部与云台底部固定连接。该顶升杆在叉车机器人控制器的控制下，结合云台的动作，实现对相机运动的精确控制。当叉车货叉抬升至顶升杆底部后，货叉可以带动顶升杆运动。这样就实现了云台相机的高度设置与货叉的上下移动实现了随动同步效果，简化了叉车机器人控制系统对云台相机高度的额外控制，控制策略更加简单合理。该叉车机器人的其他视图如图2、3和4所示。

[0052] 如图10所示。在叉车运动过程中，叉车移动机器人的控制系统根据叉车的运动状态和导航信息，自动调整相机的视角和高度，进行避障检测。在起步前，相机环视四周，检测周围环境，确保安全启动。在直行时，相机前视(移动机器人坐标系下与X轴夹角为0°)，检测前方障碍物。这里的前视方向，是相对货叉方向的另一侧方向。为了达到本公开实施例中对于相机云台的控制要求，对云台可以采用直流步进电机进行转动驱动控制，以改善云台的俯仰和偏航运动控制模式，该直流步进电机转动速度水平最高转速可达40～50°/秒，垂直可达10～24°/秒，以适应本公开实施例中的叉车作业。

[0053] 在本公开实施例中，叉车机器人的云台相机，在预测前面会经过路口或者转弯时，会在一个预设距离上，提前将云台相机向左或者向右开始扫视，目的是提前调整相机的角度，使得云台相机在路口或者转弯时不会漏过重要情况。这其实也是因为云台相机本身的视界不够宽造成的问题，而需要控制系统给出补救措施。至于提前多少距离为佳，提前转向角度是多少，这个需要根据叉车机器人实际行进速度，以及路线的具体宽度来设定。譬如，在一个实际例子中，在经过路口或者转弯前至少12m处，相机向左扫视(左转120°)或向右扫视(右转120°)，防止发生碰撞。在这里，考虑相机云台水平转速，云台最高水平转速可达40～50°/秒，可以按照45°计算。而叉车的行驶速度是，公共区域或有其他物流移动机器人的环境，额定速度≤1m/s；限制区域或有其他物流移动机器人的环境，额定速度：≤1.5m/s。如果按照1.5m/s计算，当相机云台转向120°时，则经过了2.6秒，叉车行驶了3.9m。从120°转向0°时，经过2.6秒，考虑到叉车在经过路口会减速，按照1m/s计算，叉车经过了2.6m。再加上转向另外一边和回到前方，因此在3.9+2.6+2.6+2.6＝11.7m处转向时才能保证相机在转向后回到前方。因此，在这里考虑为12m。或者，

[0054] 在转弯前8m处，相机向左扫视(左转120°)或向右扫视(右转120°)，防止碰撞。与前文所述同理，在这里，考虑相机云台水平转速，按照45°计算。叉车速度按照1.5m/s计算，当转向120°时，经过了2.6秒，行驶了3.9m。从120°转向0°时，经过2.6秒，考虑到叉车在转弯前会减速，按照1m/s计算，叉车经过了2.6m。因此在3.9+2.6＝6.5m处云台转向，才能保证相机转向后回到前方。因此，在这里考虑为8m。

[0055] 在叉车运动过程中，相机随时检测到静态或动态障碍物时，进行静态或动态避障，避障后根据是否偏航重新规划路径。

[0056] 根据一个或者多个实施例，如图11所示，本公开实施例中的叉车机器人控制系统，包括了运动障碍检测模块，其中对于云台相机的控制动作包括，叉车起步时云台相机环视周围；叉车在直行中，云台相机保持前视状态；在达到路口前进行开始左右环视；在向左移动/向左转动/向左掉头前，云台相机向左后方扫视；在向右移动/向右转动/向右掉头前，云台相机向右后方扫视。运动障碍检测模块在发现行进路线上有障碍物时，发出避障动作指令后通过障碍区域，同步结合上述的云台相机控制。

[0057] 如图12所示，叉车机器人的取货过程包括，通过云台相机对货物进行识别，这时云台相机处于后视、平视和/或俯视的状态。如果货物的摆放不稳定，则发出报警。在对货物的高度进行识别时，云台相机处于后视、俯视和/或仰视的状态。当货叉的最佳货叉高度大于升降杆(即云台相机顶升杆)高度，货叉上升，云台相机随动上升；如果最佳货叉高度小于升降杆，则云台相机通过后视、平视或者俯视对货物栈板进行识别。然后，叉车前进，货叉插入；抬升货叉接触到栈板，货叉接收货物，然后云台相机前视，叉车后退。这时，云台相机再次后视，再一次判断最佳货叉高度，如果最佳货叉高度大于升降杆高度，则货叉下降至正常导航行进中的高度。叉车在取得货物后对货物进行识别，判断货叉上的货物是否有掉落风险，这时云台相机处于后视、平视或俯视的状态。由于升降杆高度是一个确定值。由于在叉车机器人行进中，货叉要下降至正常导航行进中的高度的，如果最佳货叉高度大于升降杆高度(意味着此时升降杆被抬高)，货叉下降时会带动升降杆及相机下降至默认高度；如果最佳货叉高度小于等于升降杆高度(意味着此时升降杆没有没抬高，一直处于默认高度)，货叉下降至默认高度。

[0058] 如图13所示，叉车机器人的放货过程包括，对放货点的环境进行识别，云台相机处于后视、平视或者俯视状态。如果存在障碍物或者有其他货物遮挡，则会发出报警提示。这时，云台相机对货物高度进行识别，云台相机处于后视、俯视或仰视的状态。当最佳货叉高度大于升降杆高度时，货叉上升，同时云台相机也跟着上升。这时，叉车前进，货叉进入放货空间区域，放下货物，叉车后退。这时，如果最佳货叉高度高于升降杆高度，则下降货叉至导航行进高度，同时云台相机下降到默认导航行进高度。最后，云台相机后视、平视或者俯视，识别检出放下的货物的状态，如果有角落风险，则发出报警信息。

[0059] 在本公开实施例中，叉车移动机器人在到达取货点后，云台相机根据需要转向后视、平视或俯视(俯仰角根据取货点高度动态调整)识别地面有无货物以及货物摆放是否稳定。如果地面无货或者货物摆放不稳定、有掉落风险，报警并告知调度系统处理。相机通过识别栈板高度来确定最佳货叉高度，当最佳货叉高度大于升降杆底部高度时，货叉上升至最佳货叉高度后，带动升降杆及相机运动，保证相机能在货叉上方同时能够看到货物及栈板。在货叉叉入货物前，相机自动调整俯仰角度，识别栈板/托盘，根据识别到的栈板位置自动调整叉车位置和货叉高度直至对准栈板/托盘。叉车前进带动货叉进入货物后，在叉车后退前相机转向前视，如果没有障碍物，叉车后退。相机转向后视，当最佳货叉高度大于升降杆底部高度时，货叉下降带动升降杆及相机下降至默认高度，随后货叉恢复导航高度，此时相机俯视45°识别车身货物摆放情况，有无掉落风险，有掉落风险时报警并告知调度系统处理；确认无误后，相机回到初始角度，叉车完成取货，相机转向前视开始运送货物。如图5和6所示。在这里，对于货物摆放的掉落风险，通过相机获取图像进行预测和判断，其中可以采用基于深度学习模型，通过轻量级网络快速判断。由于这时的相机对于货物处于俯视的状态，因为对于通过图像判断货物掉落风险的算法与通常正视角度会有所不同。

[0060] 在到达放货点时，相机转向后视，平视或俯视(俯仰角根据取货点高度动态调整)识别放货点是否已经有货或其他障碍物，如果放货点已经有货物或者有障碍物遮挡，报警并告知调度系统处理。在放货点，相机通过识别栈板高度来确定最佳货叉高度，当最佳货叉高度大于升降杆底部高度时，货叉上升至最佳货叉高度后，带动升降杆及相机运动，保证相机能在货叉上方同时能够看到货物及栈板。货叉放置货物后，相机转向前视，如果没有障碍物，叉车前进。相机转向后视，当最佳货叉高度大于升降杆底部高度时，货叉下降带动升降杆及相机下降至默认高度，随后货叉恢复导航高度，此时相机俯仰视识别放货点货物摆放情况，有无掉落风险，有掉落风险时报警并告知调度系统处理；确认无误后，叉车完成放货，相机转向前视等待调度系统安排。如图7和8所示。图8中的升降杆，就是前文中所述的顶升杆，用以带动云台相机上下移动的作用。在这里，由于货物存在层层叠放的情况，对此，叉车需要有相应的处理，包括：

[0061] 1、调度系统下发任务给叉车，信息包含货物高度以及货物层数；

[0062] 2、识别放货点是否有障碍阶段。叉车在到达放货点时可以根据调度系统给出的货物高度和实际识别到的高度调整俯仰角，保证能够识别到放货点(无论单层还是多层)；

[0063] 3、放货前确定最佳货叉高度阶段。叉车的货叉在取、放货时，需要对货叉进行精准控制。具体原理是这样的：

[0064] 在取货时，货叉需精确对准栈板(托盘)孔或其下方适当位置，以确保货叉能够平稳地插入栈板。保证货物不会因插入角度过大或过小而滑落。如果货叉偏离这个最佳高度太多，可能会造成因碰撞栈板或托盘导致整个货物掉落，或者货叉叉不到栈板或者托盘导致取货识别。因此通过识别放货点的高度来确定最佳货叉高度，减少了不必要的升降次数，降低货物损坏的风险

[0065] 在放货时，货叉需要提前降低到接近但略高于放货点的位置(距离可以调节)。方便控制货物下降速度和精度，避免因快速降落而导致的冲击和震动，保护货物不受损。如果货叉的高度距离放货点上方太远，需要额外花费时间去降低高度，同时举太高不安全；如果货叉的高度在放货点货物的下方，直接放置会导致货叉与现有货物发生碰撞，会带来货物损伤引发事故。因此放货时有最佳货叉高度，该高度通常在放货点的上方不远处，本公开实施例采用该高度为0.1m。可见本公开实施例设计的最佳货叉高度，既能提高作业效率，又能保证作业安全。如图5至图9，展示了叉车机器人云台相机在取、放货过程中对于货物识别、货物高度识别、栈板识别、放货点识别以及货叉上升的原理示意图。其中，图5中的“1”指示的是云台相机的位置，“4”是货叉。

[0066] 因此在实际作业中，如果最佳货叉高度阶段小于升降杆底部高度(此时通常是单层)，叉车到达放货点并且货叉上升到最佳货叉高度，直接放置；如果最佳货叉高度阶段大于升降杆底部高度(此时通常是多层)，叉车到达放货点并且货叉上升到最佳货叉高度后，货叉顶着顶升杆一起上升。这里的多层和单层，对于堆叠货物来说，是指货物的层数。

[0067] 本公开实施例的另一个变化设计，如图14、15、16、17所示的叉车机器人。在前述的实施例方案中，在顶升杆与货叉之间存在的空间，当货物进入到该空间内，或造成在货叉上升时，实际上是由货叉上的货物在抬升顶升杆，这就使得机器人难以准确判断货叉实际抬升的高度，无法实现预设的控制策略。因此在本实施例中，在叉车货叉内侧设置一块挡板，使得货叉上的货物无法直接接触到顶升杆，同时该挡板的设计可以保证挡板可以同步随着货叉移动，不至于干涉货叉对顶升杆的顶升作用。

[0068] 为了消除可能的风险，本公开实施例的叉车机器人在作业之前要对货物等因素进行限制性计算，包括限制货物的大小，使得货物不会超出额定安全标准，保证叉车的正常安全作业。执行取货任务前和放货任务后，都会检测其摆放情况，使其货物不会超出栈板或者托盘的范围，如果有风险会报警并告知调度系统处理。下面，对这里所述的作业的限制性计算做具体说明。

[0069] 当叉车机器人在执行取货任务时，由于货叉上没有货物，因此不存在遮挡相机的问题。而叉车机器人在执行放货任务时，地面搬运或者堆高搬运，在放货前都需要判断货物大小是否在限制范围内，避免在作业时货物遮挡相机。因此，这里讨论的遮挡问题的发生，通常在叉车执行放货任务时，可以分为地面搬运和堆高两种情况，而执行堆高任务又可以采用两种不同的货叉抬升策略。

[0070] 叉车机器人在执行货物堆高任务时，用于调整货叉的两种策略包括：

[0071] 一、调整货叉至最佳高度策略1——前置点叉车停止、调整货叉。具体过程是：叉车到达前置点时停止，货叉抬升至最佳高度后，保持货叉高度不变，再移动至放货点。这里所述的前置点，是设置在货叉长度的起始点上。

[0072] 这种操作的优点是，叉车在静止状态下进行货叉抬升，避免了动态操作可能带来的不稳定因素，确保取货过程安全可靠。缺点是，需在前置点处暂停，等待货叉抬升到位，增加了整体作业时间。但是为了保证安全，这种操作策略所增加的作业时间是值得的。

[0073] 二、调整货叉至最佳高度策略2——前置点后开始边走边调整货叉。具体过程是：叉车机器人到达前置点前，货叉先抬升至一定高度，随后在向货物靠近的过程中，持续调整货叉高度至最佳状态。

[0074] 这种操作的优点是，叉车在行进过程中完成货叉抬升，无需额外停留，实现了作业流程的无缝衔接，提高工作效率。这种操作存在的问题是，由于在前置点货叉已抬升一定高度，可能存在货叉上货物遮挡相机的问题；在放货前需要保证货叉能升到最佳货叉高度。

[0075] 通过实践观察获得，本公开实施例中的叉车机器人，叉车相机被遮挡的问题，会出现在地面搬运和采用调整货叉至最佳高度策略2的堆高搬运中。

[0076] 对于叉车机器人在地面搬运作业中出现的相机被遮挡的风险，需要对货物宽度和高度进行限制性计算判断，以规避可能的风险。在这里，设置下面的参数：

[0077] Hc：云台相机最大高度；

[0078] d：云台相机在放货点的深度范围；

[0079] wg：货物宽度；

[0080] hg：货物高度；

[0081] x：在前置点时相机和放货点的水平距离。

[0082] 在前置点，货叉上货物不会遮挡相机的临界情况如图18所示.

[0083] 根据三角形公式：

[0084]

[0085] 根据相似三角形：

[0086]

[0087] 由(1)、(2)式得

[0088]

[0089] 因此对于给定叉车及相机参数Hc、d，

[0090] 当hg＝h0，求出最大货物宽度为w0，因此货物宽度应满足

[0091]

[0092] 当wg＝w0，求出最大货物高度为h0，因此货物高度应满足

[0093]

[0094] 如果不满足货物宽度或货物高度的限制条件，则判断会发生相机被遮挡的风险。

[0095] 当叉车机器人在执行货物堆高任务时，为了避免云台相机的视线被遮挡，对货物的宽度和高度需要进行限制性判断和计算，当采用调整货叉至最佳高度策略2的堆高搬运时，这时会涉及以下参数：

[0096] Hc：云台相机最大高度；

[0097] d：云台相机在放货点的深度范围；

[0098] wg：货物宽度；

[0099] hg：货物高度；

[0100] x：在前置点时相机和放货点的水平距离；

[0101] n：放货点货物层高；

[0102] hup1：到达前置点时货叉抬升的高度；

[0103] hup2：从前置点到放货货叉抬升的高度；

[0104] vfl：叉车的移动速度；

[0105] vf：货叉的移动速度；

[0106] 在前置点货叉上货物不会遮挡相机的临界情况如图19所示。

[0107] 根据三角形公式：

[0108]

[0109] 设从前置点到放货点前经过的时间为t，则：

[0110]

[0111] hup2＝t*vf (5)

[0112] hup1+hup2＝n*hg (6)

[0113] 由(3)、(4)、(5)、(6)式可得，

[0114]

[0115] 根据相似三角形：

[0116]

[0117] 将(7)代入(8)可得到包括叉车及相机参数Hc、n、vfl、vf、d的表达式，[0118] 当hg＝h0，求出最大货物宽度为w0，因此货物宽度应满足wg＜w0；

[0119] 当wg＝w0，求出最大货物高度为h0，因此货物高度应满足hg＜h0。如果不满足货物宽度或货物高度的限制条件，则判断会发生相机被遮挡的风险。

[0120] 此外，在本公开实施例中，叉车相机除了对运动避障进行检测，根据给定的参考范围和策略动态调整云台参数，也需要解决叉车在取、放货中图像检测中的云台控制策略，此时的云台视角调整确定可以分为两个阶段：

[0121] 阶段一：静态模糊调整。调度系统会给出目标点物体的高度等参数(参数往往是用户给出的)，在到达目标点之前，云台相机根据调度系统给出的这个参数来调整视角，以便能够看到目标点。由于这些参数的给定，在现场情况中总会具有一定误差，所以这是一个模糊的调整。

[0122] 阶段二：动态实时调整。在到达取货点或放货点后，此时相机已经可以看到目标点，可以根据实时拍摄的画面来调整目标点物体的高度等参数，所以是动态实时调整。

[0123] 本公开实施例，通过在叉车移动机器人上部搭载顶升云台相机的方式，实现了对周围环境和货物的全方位感知和操作能力的提升。通过在各任务阶段自动调整相机视角和高度，提高了作业效率和安全性。

[0124] 在本公开实施例中，云台搭载的相机可以采用深度相机，或者也可以使用3D激光雷达或者2D相机、或者双目相机等来代替深度相机，以实现更精确的环境感知和障碍物识别。激光雷达可以提供精确的周围环境的三维信息；2D相机+深度估计算法可以获取高清图像信息和伪激光雷达数据，结合导航系统和控制系统，实现精确的避障和路径规划。

[0125] 而顶升杆也可以使用可调节式伸缩杆或轨道系统、电动滑杆或者机械臂的设计代替，以实现相机高度调整和视角变换的功能，为移动机器人提供更广泛的运动范围和更灵活的操作性。

[0126] 综上，本公开提出的一种叉车移动机器人具有以下技术特点：

[0127] 1、集成俯仰、偏航及顶升运动的云台相机。

[0128] 通过在叉车上方集成顶升云台相机，实现相机的俯仰、偏航运动，当货叉升到顶升杆处，带动顶升杆及相机做升降运动，由于顶升杆无需自身驱动，而是依靠货叉上升的顶推力，因此该结构设计，在不需要提供额外动力的前提下，提高了机器人在复杂环境中的感知和操作能力。

[0129] 2、全面的相机转动方案。

[0130] 针对叉车任务设计全面的相机转动方案，包括运动避障检测、取货和放货等阶段。在各任务阶段自动调整相机视角和高度，使机器人具备全面感知能力，提高作业效率和安全性。

[0131] 3、相机转动避障检测方案。

[0132] 在叉车运动过程中，通过相机转动观察周围环境，进行避障检测。在起步前、直行时、经过路口前和转弯前，相机分别进行环视、前视、左右扫视和左右扫视，确保叉车安全移动。

[0133] 4、相机转动取货方案。

[0134] 在导航到取货点时，相机识别货物有无、货物堆放状态、栈板和车身货物等信息，帮助机器人快速找到货物并准确叉取，降低掉落风险。

[0135] 5、相机转动放货方案。

[0136] 在导航到放货点时，相机识别地面状况和货物信息，使机器人能够将货物准确放置到指定位置，避免对货物的损害和空间的浪费。

[0137] 6、作业效率和经济效益的提升。

[0138] 通过提高机器人操作的准确性和减少需要人工干预的次数，从而在作业效率和经济效益。

[0139] 应理解，在本发明实施例中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

[0140] 集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read‑Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0141] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。