CN109164813B - 一种无人快递机器人上下电梯系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人快递机器人上下电梯控制系统及控制方法，利用设置在无人快递机器人上的上位机与安装于电梯内的电梯外挂装置，实现无人快递机器人到达预定楼宇电梯口时，利用上位机向所在楼宇的电梯外挂装置发出乘坐电梯指令，外挂装置控制电梯运行到无人快递机器人所在楼层，当电梯内满足无人快递机器人进入电梯条件时，无人快递机器人进入电梯，电梯运行至所在楼层时，进而完成快件派送任务，克服了现有技术中无法攀爬楼梯和乘坐楼梯、不能满足送货上门需求的问题，能够实现配送区域的覆盖，实现快递上楼，在不对电梯内部程序进行改造的情况下，实现电梯外挂装置和无人快递机器人的通信，保证了电梯运行的绝对零干扰，具有很好的安全性。

Description

一种无人快递机器人上下电梯系统及控制方法

技术领域

本发明属于无人物流配送领域，具体涉及一种无人快递机器人上下电梯系统及控制方法。

背景技术

近些年来，随着自动控制领域科技的不断发展进步，越来越多的行业已经开始了无人化进程，无人驾驶汽车、无人超市、快递自动分拣系统等都已经出现在人们的视野中，甚至已经开始了商业化运行。在物流行业，由于人力成本占据了物流成本的很大一部分，为了实现低成本运营，无人化是物流行业发展的必经之路，这样还可以节约大量的人力资源，促进社会的发展。京东、申通等一些大型快递公司已经在无人送货机器人方向做出了尝试，其中京东自动送货机器人已经可以实现封闭园区内的常态化运营，申通的无人分拣系统大大提高了快递分拣的效率，有效地防止了快递高峰时期仓库爆仓。无人快递机器人通常使用四轮结构，由于自身机械结构的原因，使用环境具有一定局限性，无法攀爬楼梯和乘坐楼梯。这并不能满足送货上门的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人快递机器人上下电梯系统及控制方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无人快递机器人上下电梯控制方法，包括以下步骤：

当无人快递机器人到达预定楼宇电梯口时，通过上位机向所在楼宇的电梯外挂装置发出乘坐电梯指令，外挂装置控制电梯运行到无人快递机器人所在楼层，当电梯内满足无人快递机器人进入电梯条件时，无人快递机器人进入电梯，上位机发出所需要到达楼层信息，电梯运行至所在楼层时，电梯所在楼层信息与上位机发出所需要到达楼层信息一致，无人快递机器人驶出，进行快件派送；同时无人快递机器人记录所在楼层信息；重复上述步骤直至所有楼层快件派送完成。

进一步的，无人快递机器人满足进入电梯条件包括电梯内人数少于预设最大人数或者电梯此时承载重量少于预设重量。

进一步的，当电梯到达无人快递机器人发出指令所在楼层时，上位机同时匹配无人快递机器人所在楼层与电梯楼层是否一致，一致后无人快递机器人进入电梯或者使出电梯，否则不工作。

一种无人快递机器人上下电梯控制系统，包括设置于快递机器人上的上位机以及设置于电梯内的电梯外挂装置，其中上位机用于指令发出和接收，电梯外挂装置包括控制器模块、无线通信模块和开关装置，控制器模块能够写入所述控制方法程序，无线通信模块和开关装置均连接于控制器模块，控制器模块连接于电梯控制系统，用于获取当前电梯系统运行状态和位置，开关装置用于电梯行程开关控制，控制器模块与上位机通过无线通信模块实现指令传输。

进一步的，其中上位机包括控制器以及与控制器连接的定位模块、信息存储模块和无线通信模块；定位模块用于无人快递机器人位置定位，信息存储模块用于控制器信息调取与信息存储，控制器能够写入所述控制方法程序。

进一步的，电梯外挂装置还包括与控制器模块连接的超声波测距模块，超声波测距模块固定安装在电梯轿厢门内侧，用于检测电梯门开度。

进一步的，还包括与控制器模块连接的视频检测模块，视频检测模块用于检测当电梯到达无人快递机器人所在楼层时电梯内的人数，并将人数反馈至控制器模块。

进一步的，其中控制器模块为可编程控制器模块。

进一步的，无人快递机器人采用全地形履带式底盘。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种无人快递机器人上下电梯控制方法，利用设置在无人快递机器人上的上位机与安装于电梯内的电梯外挂装置，实现无人快递机器人到达预定楼宇电梯口时，利用上位机向所在楼宇的电梯外挂装置发出乘坐电梯指令，外挂装置控制电梯运行到无人快递机器人所在楼层，当电梯内满足无人快递机器人进入电梯条件时，无人快递机器人进入电梯，上位机发出所需要到达楼层信息，电梯运行至所在楼层时，电梯所在楼层信息与上位机发出所需要到达楼层信息一致，无人快递机器人驶出，进而完成快件派送任务，克服了现有技术中无法攀爬楼梯和乘坐楼梯、不能满足送货上门需求的问题，本发明能够实现配送区域的覆盖，实现快递上楼，在不对电梯内部程序进行改造的情况下，实现电梯外挂装置和无人快递机器人的通信，保证了电梯运行的绝对零干扰，具有很好的安全性。

进一步的，无人快递机器人满足进入电梯条件包括电梯内人数少于预设最大人数或者电梯此时承载重量少于预设重量，避免影响电梯正常通行。

一种无人快递机器人上下电梯控制系统，通过设置于快递机器人上的上位机以及设置于电梯内的电梯外挂装置，利用上位机进行指令发出和接收，电梯外挂装置包括控制器模块、无线通信模块和开关装置，控制器模块能够写入所述控制方法程序，无线通信模块和开关装置均连接于控制器模块，控制器模块连接于电梯控制系统，用于获取当前电梯系统运行状态和位置，开关装置用于电梯行程开关控制，控制器模块与上位机通过无线通信模块实现指令传输，实现无人快递机器人与电梯之间的互通信以及利用电梯实现无人快递机器人到达所到楼层的目的。

进一步的，电梯外挂装置还包括与控制器模块连接的超声波测距模块，超声波测距模块固定安装在电梯轿厢门内侧，用于检测电梯门开度，防止电梯故障没有到达所指定楼层开启电梯门使机器人误入造成的损失。

附图说明

图1是本发明的工作流程图。

图2是电梯外挂装置的机械结构图。

图3是电梯外挂装置中超声波距离传感器的安装位置图。

其中，1、电梯外挂装置；2、超声波测距模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1、图2、图3所示，一种无人快递机器人上下电梯系统，包括设置于快递机器人上的上位机以及设置于电梯内的电梯外挂装置1，其中上位机用于指令发出和接收，电梯外挂装置包括控制器模块、无线通信模块和开关装置，无线通信模块和开关装置均连接于控制器模块，控制器模块连接于电梯控制系统，用于获取当前电梯系统运行状态和位置，开关装置用于电梯行程开关控制，控制器模块与上位机通过无线通信模块实现指令传输。

其中上位机包括控制器以及与控制器连接的定位模块、信息存储模块和无线通信模块；定位模块用于无人快递机器人位置定位，信息存储模块用于控制器信息调取与信息存储；

电梯外挂装置1还包括与控制器模块连接的超声波测距模块2，超声波测距模块固定安装在电梯轿厢门内侧，用于检测电梯门开度，电梯门未打开时所测得距离为一固定值，当电梯轿厢门打开后，距离会有明显增大，只有到达指定楼层和电梯门处于打开状态两个条件均满足，无人快递机器人才会移动走出轿厢后进行配送；

还包括与控制器模块连接的视频检测模块，视频检测模块用于检测当电梯到达无人快递机器人所在楼层时电梯内的人数，并将人数反馈至控制器模块，控制器模块通过计算电梯内人数是否满足无人快递机器人有空间进入，并向无人快递机器人是否进入指令；

其中控制器模块为可编程控制器模块，不同楼层高度程序不同，有利于不同楼层进行程序输入，便于更换和统一安装。

无人快递机器人采用全地形履带式底盘，具有很强的通过性，对于一般的台阶和楼梯均可平顺通过。

一种无人快递机器人上下电梯控制方法，包括以下步骤：

当无人快递机器人到达预定楼宇电梯口时，通过上位机向所在楼宇的电梯外挂装置发出乘坐电梯指令，外挂装置控制电梯运行到无人快递机器人所在楼层，当电梯内满足无人快递机器人进入电梯条件时，无人快递机器人进入电梯，上位机发出所需要到达楼层信息，电梯运行至所在楼层时，电梯所在楼层信息与上位机发出所需要到达楼层信息一致，无人快递机器人驶出，进行快件派送；同时无人快递机器人记录所在楼层信息；重复上述步骤直至所有楼层快件派送完成。

具体的，无人快递机器人承载所需要配送快件的楼层信息甚至具体房号信息，当无人快递机器人行走到一楼电梯前时，上位机发出进入电梯的指令后，控制器通过无线通信模块将指令发送给电梯外挂装置，电梯外挂装置中的控制器模块通过无线通信模块收到指令后，开关装置闭合，按下电梯控制面板的所在楼层按键，即1楼按键，当电梯运行到1楼位置时，楼层信息与无人快递机器人所在楼层信息一致时，此时向无人快递机器人发送电梯已到达的信息，当无人快递机器人检测到电梯已到达后，为了不影响小区居民的正常使用，需要采用视频检测模块对电梯内部空间进行扫描识别人数，当检测到内部空间足够其进入或者电梯系统承载重量少于预设重量时进入电梯轿厢，若内部空间不足则继续等待下一趟电梯；进入电梯后，无人快递机器人需要将所需配送快递的楼层进行从高层到底层的排序，无线模块控制电梯外挂装置按下所对应楼层。

配送完成后，返回电梯间，上位机发出进入电梯的指令后，其中的控制器模块通过无线模块将指令发送给电梯外挂装置，按下电梯控制面板相应的楼层按键，等待电梯到达后同样需要采用视频检测模块对电梯内部空间进行扫描识别人数，当检测到内部空间足够其进入时才会进入电梯轿厢。若内部空间不足则继续等待下一趟电梯。

进入电梯轿厢后，无线模块控制电梯外挂装置按下即将配送货物所对应楼层，不断重复上述操作，直到所有货物均配送完成。

所有货物均配送完成后，上位机程序将启动返回程序，该程序中将所需到达楼层设置为一楼，到达一楼移动走出电梯轿厢。

无人快递机器人可以向所配送货物的收货人发送短信，然后根据所接收到回复短信的楼层，采用由高层到低层的送货顺序。

识别电梯内部人员数量包含三个处理阶段，分别是局部图像自适应二值化、形态学分析以及运动目标跟踪。局部图像自适应二值化将整个图像分为许多个小区域，先利用最大熵值法计算各区域的局部阈值，然后再进行二值化处理。这种方法可以很好地将红外视频检测模块传回的图像进行处理，以便第二步形态学分析时将个体很好地识别。

运动目标跟踪是通过对已识别到的个体的跟踪检测，当电梯轿厢门打开后，进行运动目标跟踪，获取其个体运动方向，当运动方向朝向电梯轿厢时，统计的人数加1。当不再有人员出轿厢时，静态识别轿厢内剩余人数，检测到人员进入电梯轿厢时，统计人数的增加量，得出当前轿厢内的人数。

本发明中无人快递机器人通过攀爬楼梯和乘坐电梯能够实现配送区域的覆盖，实现快递上楼，在不对电梯内部程序进行改造的情况下，实现电梯外挂装置和无人快递机器人的通信，保证了电梯运行的绝对零干扰，具有很好的安全性。

Claims (1)

1.一种无人快递机器人上下电梯控制系统，其特征在于，包括设置于快递机器人上的上位机以及设置于电梯内的电梯外挂装置，其中上位机用于指令发出和接收，电梯外挂装置包括控制器模块、无线通信模块和开关装置，控制器模块能够写入控制方法程序，无线通信模块和开关装置均连接于控制器模块，控制器模块连接于电梯控制系统，用于获取当前电梯系统运行状态和位置，开关装置用于电梯行程开关控制，控制器模块与上位机通过无线通信模块实现指令传输；其中上位机包括控制器以及与控制器连接的定位模块、信息存储模块和无线通信模块；定位模块用于无人快递机器人位置定位，信息存储模块用于控制器信息调取与信息存储，控制器能够写入所述控制方法程序，电梯外挂装置还包括与控制器模块连接的超声波测距模块，超声波测距模块固定安装在电梯轿厢门内侧，用于检测电梯门开度；还包括与控制器模块连接的视频检测模块，视频检测模块用于检测当电梯到达无人快递机器人所在楼层时电梯内的人数，并将人数反馈至控制器模块；

所述控制方法程序包括以下步骤：

当无人快递机器人到达预定楼宇电梯口时，通过上位机向所在楼宇的电梯外挂装置发出乘坐电梯指令，外挂装置控制电梯运行到无人快递机器人所在楼层，当电梯内满足无人快递机器人进入电梯条件时，无人快递机器人进入电梯，上位机发出所需要到达楼层信息，电梯运行至所在楼层时，电梯所在楼层信息与上位机发出所需要到达楼层信息一致，无人快递机器人驶出，进行快件派送；同时无人快递机器人记录所在楼层信息；重复上述步骤直至所有楼层快件派送完成；无人快递机器人满足进入电梯条件包括电梯内人数少于预设最大人数或者电梯此时承载重量少于预设重量，当电梯到达无人快递机器人发出指令所在楼层时，上位机同时匹配无人快递机器人所在楼层与电梯楼层是否一致，一致后无人快递机器人进入电梯或者使出电梯，否则不工作，其中控制器模块为可编程控制器模块，无人快递机器人采用全地形履带式底盘；

配送完成后，返回电梯间，上位机发出进入电梯的指令后，其中的控制器模块通过无线模块将指令发送给电梯外挂装置，按下电梯控制面板相应的楼层按键，等待电梯到达后同样需要采用视频检测模块对电梯内部空间进行扫描识别人数，当检测到内部空间足够其进入时才会进入电梯轿厢；若内部空间不足则继续等待下一趟电梯；

进入电梯轿厢后，无线模块控制电梯外挂装置按下即将配送货物所对应楼层，不断重复上述操作，直到所有货物均配送完成；

所有货物均配送完成后，上位机程序将启动返回程序，该程序中将所需到达楼层设置为一楼，到达一楼移动走出电梯轿厢；

无人快递机器人向所配送货物的收货人发送短信，然后根据所接收到回复短信的楼层，采用由高层到低层的送货顺序；

识别电梯内部人员数量包含三个处理阶段，分别是局部图像自适应二值化、形态学分析以及运动目标跟踪，其中，局部图像自适应二值化将整个图像分为许多个小区域，利用最大熵值法计算各区域的局部阈值，再进行二值化处理；

当电梯轿厢门打开后，进行运动目标跟踪，获取其个体运动方向，当运动方向朝向电梯轿厢时，统计的人数加1，当不再有人员出轿厢时，静态识别轿厢内剩余人数，检测到人员进入电梯轿厢时，统计人数的增加量，得出当前轿厢内的人数。

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