基于機器視覺的智能物流系統(tǒng)研究獲獎科研報告【摘

要】隨著工業(yè)時代的到來，自動化在傳統(tǒng)行業(yè)中的分量日益加大，機器人扮演著核心的角色，而視覺是機器人的眼睛。傳統(tǒng)的物流倉儲智能車是在地面畫線或者在地面埋電線，這樣物流車效率極其低下且有安全隱患。本文旨在對基于機器視覺的智能物流系統(tǒng)的相關(guān)理論進行綜述?；跈C器視覺的智能物流系統(tǒng)通過OpenMV視覺模塊導(dǎo)航，利用二維碼識別技術(shù)，結(jié)合圖像識別技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)設(shè)計出一整套機器視覺系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以以極快的速度來獲取并處理大量信息，并且通過實時監(jiān)控等方式來進行信息收集，從而提高物流分揀效率。本系統(tǒng)以降低安全隱患為宗旨，以提高物流效率為目標(biāo)，基于機器視覺的智能物流系統(tǒng)使貨物分揀自動化，在當(dāng)下的智能領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】機器視覺;OpenMV視覺模塊;目標(biāo)識別;貨物分揀自動化;

一、國內(nèi)基于機器視覺智能物流系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

據(jù)中國物流技術(shù)協(xié)會統(tǒng)計，國內(nèi)越來越多的企業(yè)認(rèn)識到要發(fā)展成為大型企業(yè)甚至國際化強企，必須依托強大的分揀和倉庫管理的能力。就目前而言，我國的倉庫管理水平至少落后日本30年，落后西歐發(fā)達國家50年?，F(xiàn)在，雖然中國很多的大企業(yè)，已建立了倉庫管理系統(tǒng)，但是在真正使用時卻達不到預(yù)期效果。所以，我國還是面臨著倉庫管理技術(shù)不到位，管理體系不完善的問題，而這又是制約我國各大相關(guān)企業(yè)發(fā)展的瓶頸，所以解決這一問題已成為經(jīng)濟發(fā)展的必然。為了解決這一問題，自動化倉庫技術(shù)被定義為“中國制造2025”的關(guān)鍵組成部分?！?】這一技術(shù)的作用處于生產(chǎn)制造和客戶使用的中間環(huán)節(jié)，對于整個工業(yè)強國科技興國戰(zhàn)略，有著至關(guān)重要的作用。倉庫自動化技術(shù)迅速發(fā)展，成為了自動化板塊增長最穩(wěn)定、成長空間最大的領(lǐng)域。盡管對機器視覺技術(shù)的研究己經(jīng)有了幾十年的沉淀，盡管機器視覺在某些領(lǐng)域己有不小的斬獲，但到目前為止，能運用于實際場景機器視覺系統(tǒng)仍在少數(shù)。雖然國內(nèi)外對視覺抓取技術(shù)己有較為成熟的結(jié)果，但是它們大多高度專一化且成本不菲，這種現(xiàn)象在國內(nèi)尤其明顯。例如工件的定位、識別算法，視覺控制算法與實際場景的完美適配還存在不小的距離。這不僅是因為實際場景具有難以預(yù)估的多樣性和復(fù)雜性，也和相關(guān)學(xué)科研究的滯后性密切相關(guān)。

二、傳統(tǒng)物流行業(yè)痛點

1.運行特征單一，缺乏聯(lián)動

傳統(tǒng)物流的運行特征表現(xiàn)在各種運輸服務(wù)的相對獨立運作，倉儲服務(wù)單點運行，配送服務(wù)依附于倉儲節(jié)點，運輸與倉儲服務(wù)之間缺乏聯(lián)動，倉儲僅僅是運輸節(jié)點之一。具有一定的信息管理能力，但更多應(yīng)用于運輸、倉儲各自的運行管理。

2.傳統(tǒng)倉庫管理水平落后

傳統(tǒng)的倉儲業(yè)是以收保管費為商業(yè)模式的，希望自己的倉庫總是滿滿的，這種模式與物流的宗旨背道而馳。傳統(tǒng)的倉庫管理仍存在技術(shù)不到位，管理體系不完善的問題。就目前而言，我國的倉庫管理水平至少落后日本30年，落后西歐發(fā)達國家50年。

3.傳統(tǒng)物流易造成資源浪費

傳統(tǒng)物流由于信息不對稱、資源不共享、系統(tǒng)不協(xié)同，物流體系不能互聯(lián)互通，帶來嚴(yán)重的資源浪費。

三、基于機器視覺的智能物流系統(tǒng)的技術(shù)

本項目采取自動引導(dǎo)車輛（AGV）與二維碼技術(shù)相結(jié)合的基于機器視覺的智能物流。其中運用到的自動引導(dǎo)車輛與二維碼技術(shù)在現(xiàn)階段發(fā)展都已成熟，實現(xiàn)基于機器視覺的智能物流系統(tǒng)依賴自動引導(dǎo)車輛與二維碼技術(shù)已不成問題。本項目小車依靠OpenMV視覺模塊非循跡直接導(dǎo)航，視覺模塊將外界信息處理并傳輸給主控板，主控板根據(jù)接收到的消息，讓電機驅(qū)動板控制小車靠近目標(biāo)【2】。其中的OpenMV是一個開源，低成本，功能強大的機器視覺模塊。以STM32F767CPU為核心，集成了OV7725攝像頭芯片，在小巧的硬件模塊上，用C語言高效地實現(xiàn)了核心機器視覺算法，提供Python編程接口。使用者們（包括發(fā)明家、愛好者以及智能設(shè)備開發(fā)商）可以用python語言使用OpenMV提供的機器視覺功能，為自己的產(chǎn)品和發(fā)明增加有特色的競爭力。OpenMV上的機器視覺算法包括尋找色塊、人臉檢測、眼球跟蹤、邊緣檢測、標(biāo)志跟蹤等?？梢杂脕韺崿F(xiàn)非法入侵檢測、產(chǎn)品的殘次品篩選、跟蹤固定的標(biāo)記物等【3】。使用者僅需要寫一些簡單的Python代碼，即可輕松的完成各種機器視覺相關(guān)的任務(wù)。小巧的設(shè)計，使得OpenMV可以用到很多創(chuàng)意的產(chǎn)品上。比如，可以給機器人提供周邊環(huán)境感知能力;給智能車增加視覺巡線功能;給智能玩具增加識別人臉功能，提高產(chǎn)品趣味性等;甚至，可以給工廠產(chǎn)品線增加殘次品篩選功能等。

1.AGV小車性能：

①改善物流管理：AGV小車能夠讓貨物的擺放更加有序、整潔、規(guī)范。

②可靠的調(diào)度能力：AGV小車的中央控制系統(tǒng)可進行數(shù)據(jù)分析以及遠(yuǎn)程控制。

③安全性：AGV小車的導(dǎo)引路徑非常明確，當(dāng)AGV小車在行駛路徑上如遇到障礙物時，小車會自動避障停車，可替代人工在狹窄、惡劣、不適應(yīng)人類工作的環(huán)境中有效完成危險作業(yè)工作。

④成本控制：AGV小車無需駕駛員駕駛，無需人員搬運，用戶可遙控或在系統(tǒng)中設(shè)定其路徑以及任務(wù)指定，小車便能自主完成任務(wù)工作，節(jié)約了大量的人工成本，一年半便可回收成，增加企業(yè)效益，同時減少了由于枯燥、機械性的搬運工作而造成的人員流失率。

⑤任意角度行走：AGV小車采用了麥克納姆輪技術(shù)，可使小車進行任意方向的移動，前行、后退、斜形、橫行、旋轉(zhuǎn)等等，因此可在狹窄的空間內(nèi)自由行走，合理利用現(xiàn)有的占地面積，葉茂機電可根據(jù)客戶要求制定適合的AGV小車方案，提升企業(yè)的形象以及車間整潔度，實現(xiàn)柔性無人化生產(chǎn)。

2.營銷推廣策略

在該研究產(chǎn)品可通過搜索引擎推廣方式依托大平臺來達到運營預(yù)期效果。大平臺搜索引擎可選擇免費推廣，該推廣方式的優(yōu)勢在于：選擇操作簡單，容易上手，短期操作即可做關(guān)鍵詞推廣排名，完全免費推廣，零成本引流，適合打造品牌效應(yīng)。這樣的優(yōu)勢有利于該研究產(chǎn)品在市場中形成一定的知名度，從而便于產(chǎn)品升級進一步打開更廣闊的市場。為使智能物流車在消費者心中留下深刻的印象，并能夠?qū)⑵渑c市場上同類產(chǎn)品區(qū)別開，將利用服務(wù)和產(chǎn)品特色吸引消費者的注意，從而樹立獨有品牌：創(chuàng)立自有品牌，注冊商標(biāo);提高產(chǎn)品品質(zhì)，引入質(zhì)量管理體系;引入CIS建立統(tǒng)一的視覺識別，并對門下的旗艦店進行設(shè)新穎時尚的統(tǒng)一門店設(shè)計裝修，設(shè)計自己產(chǎn)品獨特包裝、銷售人員服裝，營造良好視覺效果;

加大線上及線下的宣傳力度，同時加強會員服務(wù)，營造良好顧客體驗。

四、總結(jié)

相較于傳統(tǒng)物流系統(tǒng)不協(xié)同，物流體系不互聯(lián)互通，物流車效率極其低下且有安全隱患，智能物流作為新世紀(jì)的重要發(fā)展方向，在未來科技和生活中占據(jù)著重要位置，隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的不斷