TECHNICAL REPORT · INDUSTRIAL ROBOTICS

roboshop任务下发过程深度分析

1. 运行环境与流程阶段划分

本文针对 Roboshop 上位机中移动机器人(AMR / 叉车 AGV)的任务下发与执行过程进行系统分析,梳理从地图站点引用、3D 视觉托盘识别对接、货叉机构升降标定、任务链状态机编排到库位绑定的完整运行闭环与关键控制参数。

软件环境说明
软件环境说明: - Roboshop(Roboshop Pro):移动机器人工程配置与调度上位机(当前运行版本 v2.4.2.38,在线连接车辆 AMB-02,IP 192.168.3.75)。负责机器人参数配置、机构调试、3D 视觉识别建模、图形化任务链编排与实时调度监控。
静态矢量 SVG (全设备极速秒开) 100% 原生兼容
阶段三: 任务编排与闭环验证
自动化任务链编排
5组步骤序列 / 路径动力学配置
自定义动作 JSON 协议
ForkLoad / Unload 接口与参数设定
仓储库位配置与闭环验证
Loc-1-1 库位绑定 / 全流程实车运行
阶段二: 机构与实车调试
单步路径导航测试
LM27 至 AP21 站点到位校验
货叉升降机构调试
高度实时反馈 / 0.1m 至 0.3m 升降
长路径巡航校验
避障场响应 / 弧线转弯 / 对位
阶段一: 环境与建模
地图底图与点云载入
占据栅格 / 拓扑路网 / 避障屏蔽区
3D 视觉识别对象建模
p2.plt 托盘几何 / 插孔与进叉基准

2. 核心软硬件运行参数

维度 参数项 实测值 / 状态 说明
基础环境 主控上位机 Roboshop Pro (v2.4.2.38) 机器人调试、配置与任务调度控制台
移动底盘 AMB-02 (192.168.3.75) 工业级叉车移动底盘,支持自然轮廓激光导航
动力与通信 电压 25.7V,电流 -2.4A,通信延迟 7~10ms 工业局域网实时状态回传
地图规格 地图文件 20260518150118565_1.smap (v1.0.6) 矢量拓扑导引线与占据栅格混合格式
物理尺寸 90.999 m × 高 68.760 m 覆盖作业面积 6257.091 m²
栅格分辨率 0.02 m (2厘米) SLAM 激光点云与定位栅格精度
点云特征 普通激光点 46401 自然轮廓特征匹配点云
拓扑图元 站点 10 个、路径 9 条、高级区域 1 主干道路网与工艺作业工位
机构参数 货叉标高 初始 0.101 m,调试设定 0.300 m 绝对行程位移传感器与编码器闭环反馈
工作模式 自动(Auto) 支持手动调试操控与任务链自动接管
到位状态 已到位 \rightarrow 未到位 (执行中) \rightarrow 已到位 机构动作状态机转换

3. 功能模块配置与操作分析

3.1 地图与拓扑参数配置

地图工程参数面板
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图 1:地图工程参数配置

1. 站点分类体系

  • 拓扑引导站(LocationMark / LM 点)LM24, LM25, LM26, LM27, LM29, LM30
  • 例如 LM24 属性:绝对坐标 (X=25.174\,\text{m}, Y=8.430\,\text{m}),航向角 \theta=90.00^\circ;预留 PGV 二次定位接口(pgvDx, pgvDy, pgvDTheta)。
  • 作业动作点(ActionPoint / AP 点)AP19, AP20, AP21, AP28
  • 托盘取放作业物理点,配合进叉对接逻辑。
  • 高级避障屏蔽区(AreaShielded 01
  • 覆盖 AP28AP21 两个作业工位。
  • 核心作用:在货叉接近托盘与货架时,动态屏蔽前向激光避障雷达的特定减速/急停区,防止叉车进叉过程中将货物误判为障碍物而阻断动作。

  • 3.2 识别对象参数化建模(3D 视觉)

    识别模型定义:3D相机托盘识别模型 p2
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    图 2:3D 视觉识别模型(p2.plt)参数

    在 Roboshop 的 识别编辑 页面中,物理载具被参数化为标准三维特征模型:

    参数类别 参数项 设定值 说明
    托盘轮廓 pallet_width / length / height 1.73m × 1.47m × 0.175m 托盘三维外包络尺寸
    叉孔几何 pocket_width / height 0.800m × 0.115m 插齿孔开口尺寸(视觉检测关键 ROI 区域)
    pocket_spacing 0.020m 两插孔中心立柱间隔
    pocket_groundheight 0.000m 插孔底面与地面基准高度
    视觉引导 entry point 红点标注 视觉计算出的对中进叉入齿矢量起点
    rec_sensor_id / rec_type -1 / 3dCamera 启用机载 3D 深度点云相机
    RecogHeight 0.060m 视觉识别切面高度,滤除地面杂波
    rec_off_z -0.050m Z 轴机械安装偏移标定量(下压 5cm 插叉)
    安全联锁 enable_cargoContactDI 勾选启用 货物到位接触微动开关联锁(触碰到位后允许起升)
    enable_back_dist 勾选启用 (0.68m) 卸货后脱离托盘的退叉安全间距

    3.3 车辆与外部机构模块调试

    外部机构控制调试面板
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    图 3:外部机构控制与高度调试界面
  • 货叉机构闭环控制
  • 包含实时高度编码器、模式选择(自动/手动)以及到位传感器反馈。
  • 调试过程演示了将货叉高度从 0.101m 设置为 0.300m,状态同步转换:正在执行:其他 \rightarrow 货叉状态: 未到位 \rightarrow 运动结束进入 已完成
  • 底层动作原语
  • ForkHeight(height):设定绝对举升高度;
  • ForkLoad():自动对接进叉并微升锁料;
  • ForkUnload():自动下降卸料并安全后退脱离;
  • 停止():安全回路急停断电。

  • 3.4 任务链编排与自定义动作 JSON 体系

    任务链编排全景视图
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    图 4:任务链编排与步骤配置
    自定义动作 JSON 配置编辑
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    图 5:自定义动作 JSON 参数配置

    1. 任务链取放料作业流程图

    静态矢量 SVG (全设备极速秒开) 100% 原生兼容
    阶段三: 提升搬运、高位卸料与货叉复位闭环 (AP21 作业)
    重载导航至卸货站 AP21
    (动态启用 loadMaxSpeed / 避障约束)
    步骤 3: 自定义动作 ForkHeight
    (升至搬运高度 1.0m / 置位载货)
    步骤 4: 自定义动作 ForkUnload
    (举升高位 1.45m 脱料 / 后退 0.68m 脱叉)
    步骤 5: 自定义动作 ForkHeight
    (货叉下降归位复位)
    任务链完成闭环
    阶段二: 视觉精细纠偏闭环与微升锁料 (3D Recognition)
    解算实际托盘位姿偏差
    (dx, dy, dtheta 矩阵)
    加载 p2.plt 几何模版
    (外廓 1.73m / 孔宽 0.80m / 间距 0.02m)
    底盘自适应横移与微转回正
    货叉平顺插入托盘插孔
    触碰开关触发?
    enable_cargoContactDI
    货叉微升至 end_height 0.15m
    物理锁定托盘
    触发安全停机 / 重试识别
    阶段一: 站点导航与 3D 视觉对位 (AP28 前置准备)
    步骤 1: 路径导航至过渡站 LM27
    (前置粗定位 / 入坞导引)
    任务启动
    task_...305
    步骤 2: 自定义动作 ForkLoad
    (绑定 AP28 & 激活 3D 相机)

    2. 任务链实操参数比对

    Roboshop 中配置了两组标准任务链:

  • task_20260902153052305(低位地面取货 \rightarrow 高位料架放货)
  • 路径导航: 前往过渡站 LM27
  • 自定义动作 (ForkLoad): 在 AP28 开启视觉识别 recognize: true, 引用 p2.plt, start_height: 0.1m, end_height: 0.15m
  • 自定义动作 (ForkHeight): 搬运前提升到中间安全高度 1.0m, 关联过渡站点 LM24
  • 自定义动作 (ForkUnload): 卸载至 AP21, 关闭视觉识别 recognize: false, 举升至高位 1.45m 脱料;
  • 自定义动作 (ForkHeight): 降下货叉归位复位。
  • task_20260902145911544(高位取货 \rightarrow 低位码放)
  • 取货点设定在 AP21,起始取货高度设定为 start_height: 1.46m,支持多层货架不同标高的作业下发。

  • 3.5 仓储库位配置与业务绑定

    库位 Loc-1-1 参数编辑
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    图 6:仓储库位(Loc-1-1)参数配置

    在 Roboshop 地图与控制 模块中切换至 库位 模式,在 AP28 旁新建仓储库位 Loc-1-1

  • 业务解耦:将底层的几何物理点(AP 点)抽象绑定为上层仓储管理的业务实体(库区名、库位名、占用状态);
  • 参数扩展:支持挂载自定义属性键值对(Key-Value)与配置特定进出动作轨迹曲线。

  • 4. 地图、任务、底盘、动作协议与视觉识别的关联机制

    Roboshop 任务下发执行过程中,各系统要素之间通过标准协议与物理反馈形成闭环:

    静态矢量 SVG (全设备极速秒开) 100% 原生兼容
    5. 物理执行与安全保障 (车辆与机构 Vehicle)
    4. 空间感知与纠偏 (3D视觉识别 Recognition)
    3. 协议适配中间件 (自定义动作 Action / Script)
    2. 调度与编排中心 (Roboshop 任务系统 Task)
    1. 空间与业务基准 (地图体系 Map)
    位置与坐标绑定
    位置与坐标绑定
    位置与坐标绑定
    下发时序步骤
    声明识别模型
    注入动态纠偏矢量
    控制升降行程
    区域触发: 压制前向避障
    触碰确认到位信号
    上报 Loaded 载货状态
    动态限制行驶速度
    AMB-02 移动底盘
    (差速/舵轮横移与航向自适应)
    货叉举升机构
    (行程伺服 / 绝对高度编码器)
    触碰开关 DI
    (enable_cargoContactDI 物理防掉)
    安全激光雷达
    (分级避障区域与安全场)
    参数化模型 p2.plt
    (外廓 / 插孔几何 / 入齿点)
    3D 深度相机点云分割
    (工业相机 ROI 提取)
    位姿偏差纠偏矩阵
    (dx, dy, dtheta 误差解算)
    自定义动作 JSON 协议
    (operation, id, recognize, height)
    机构控制原语
    (ForkLoad, ForkUnload, ForkHeight)
    任务步骤序列 Group 1~5
    (时序调度与状态机)
    动作流转与连锁判断
    (Next 任务 / 异常跳转)
    拓扑引导站 LM
    (粗定位航路点)
    动作作业站 AP
    (精准对接工位)
    仓储库位 Loc-1-1
    (业务货位绑定)
    高级屏蔽区 AreaShielded
    (进叉避障自适应压制)
    路径动力学约束
    (速度 / 加减速 / 载载安全)

    4.1 地图与任务的站点引用关联(Map - Task)

  • 任务链中的作业步骤通过站名(如 AP28LM27)解耦坐标系统;
  • LM 站点作为路径导引过渡点,AP 站点与 Loc 库位作为工艺作业点;
  • 当任务链读取目标站点时,车辆自动继承该站点预置的入站朝向(如 90^\circ)和进出对接路径。
  • 4.2 视觉识别与底盘对齐闭环(Recognition - Chassis)

  • 当任务步骤声明 recognize: true, rec: "p2.plt" 时:
  • 车辆在停靠点激活车载 3D 深度相机;
  • 基于 p2.plt 预设的插孔宽高(0.80m × 0.115m)和立柱间隔(0.02m)匹配实际点云;
  • 解算托盘在车体坐标系下的位姿偏差 (\Delta x, \Delta y, \Delta \theta)
  • 底盘执行横移与航向动态调整,引导货叉对中插入插孔。
  • 4.3 避障屏蔽区与接触开关安全联动(Safety - Interlock)

  • 巡航状态下,激光雷达避障减速距为 1.5m,急停距为 1.2m
  • 进入进叉对接阶段后,车体与托盘距离小于避障阈值;
  • 地图中的 AreaShielded 01 在任务进入对应物理区域后生效,自适应压制前向雷达告警,同时安全保护切换为物理插齿底部的 enable_cargoContactDI 触碰微动开关 进行到位联锁。
  • 4.4 机构状态与路径动力学自适应(Mechanism - Route Dynamics)

  • 取货完成后,任务链执行 ForkHeight(1.0m) 将托盘提升至安全高度;
  • 车载机构状态同步置位为“载货(Loaded)”;
  • 车辆在后续路段行驶时,自动切换激活路线属性中的 loadMaxSpeedloadMaxAccloadObsStopDist,防止重载侧翻。
  • 4.5 自定义动作协议的分层解耦(Action Protocol - Driver)

  • 上层任务系统统一使用通用动作协议下发(operation, id, start_height, end_height);
  • 底层硬件适配层解析 JSON 参数并映射到底层总线(CANOpen/Modbus)执行机构伺服驱动,实现调度逻辑与物理机构驱动的解耦。

  • 5. 任务下发与执行交互时序

    静态矢量 SVG (全设备极速秒开) 100% 原生兼容
    货叉机构系统3D 视觉系统AMB-02 车辆底盘地图/安全区域Roboshop 任务调度货叉机构系统3D 视觉系统AMB-02 车辆底盘地图/安全区域Roboshop 任务调度步骤 1: 导航至过渡等待点步骤 2: 自定义动作 ForkLoad (进叉取料)步骤 3: 搬运高度提升与重载巡航步骤 4 & 5: 高位卸料与机构复位导航至 LM271导航到位完成2进入 AreaShielded 01 屏蔽区3动态抑制前向激光避障告警4激活 3D 相机,载入 p2.plt 模板5提取插孔点云,解算位姿偏差 (dx, dy, dtheta)6传入自适应纠偏矢量7底盘平移回正,对齐插孔中心8设定进叉高度 start_height: 0.1m9低速前行插入托盘插孔10接触开关到位触发 (DI = 1)11触碰开关到位信号12货叉微升 end_height: 0.15m 锁定托盘13ForkHeight 提升至中间安全高度 1.0m14高度编码器反馈到位15导航至 AP21 (启用重载路径动力学参数)16导航到位 AP2117ForkUnload 提升至高位 1.45m 放料18放料完成19执行 back_dist 后退 0.68m 脱叉20ForkHeight 降下复位,恢复空载状态21任务闭环完成22
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