物流信息技術(shù)與應(yīng)用 課件 4.項(xiàng)目四 狀態(tài)感知與執(zhí)行技術(shù)

——·Stateperceptionandexecutiontechnology·——INTELLIGENTLOGISTICS主講教師：劉心心狀態(tài)感知與執(zhí)行技術(shù)目錄CONTENTS02語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)應(yīng)用03機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用01傳感器應(yīng)用04物流機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用傳感器應(yīng)用PART01案例導(dǎo)入自動(dòng)駕駛拐點(diǎn)在干線物流？如今，在自動(dòng)駕駛技術(shù)的賦能下，物流行業(yè)正在發(fā)生翻天覆地的變化。從外部環(huán)境來(lái)看，一方面，各國(guó)積極頒布政策法規(guī)，加快推動(dòng)干線物流商業(yè)化應(yīng)用；另一方面，智能駕駛技術(shù)在商用車(chē)領(lǐng)域的發(fā)展正在提速。此外，龐大的市場(chǎng)也自然吸引了越來(lái)越多的企業(yè)和資方入局。案例導(dǎo)入從內(nèi)部因素來(lái)看，數(shù)據(jù)顯示，2022年我國(guó)社會(huì)物流總額達(dá)347.6萬(wàn)億元，同比增長(zhǎng)3.4%，需求規(guī)模穩(wěn)定增長(zhǎng)，對(duì)駕駛員的需求不斷加大。因此，用人工智能自動(dòng)駕駛技術(shù)來(lái)彌補(bǔ)物流貨運(yùn)司機(jī)缺口已提上日程，并且從干線物流到同城貨運(yùn)，從港口碼頭、機(jī)場(chǎng)到工業(yè)園……自動(dòng)駕駛貨運(yùn)的應(yīng)用場(chǎng)景也將越來(lái)越豐富。案例導(dǎo)入在干線物流領(lǐng)域，有不少企業(yè)展開(kāi)深入探索，并挖掘出了一批可以落地且能帶來(lái)收入的試驗(yàn)性項(xiàng)目。國(guó)內(nèi)布局自動(dòng)駕駛干線物流的企業(yè)大致可以分為三類(lèi)：第一類(lèi)是從自動(dòng)駕駛技術(shù)切入干線物流場(chǎng)景的創(chuàng)新型科技公司，如圖森未來(lái)、智加科技、嬴徹科技、摯途科技等；第二類(lèi)是主機(jī)廠及Tier1背景的企業(yè)，如三一集團(tuán)、東風(fēng)商用車(chē)、福佑卡車(chē)、一汽解放等；第三類(lèi)是以自研方式或投資方式入局的物流企業(yè)，如京東物流、滴滴貨運(yùn)、滿幫、中國(guó)外運(yùn)、菜鳥(niǎo)等。從市場(chǎng)前景來(lái)看，自動(dòng)駕駛干線物流行業(yè)擁有巨大的市場(chǎng)潛力。一直以來(lái)，干線物流都被認(rèn)為是僅次于Robotaxi的第二大自動(dòng)駕駛商業(yè)化應(yīng)用場(chǎng)景，同為萬(wàn)億級(jí)賽道，且高速公路相對(duì)規(guī)范的道路環(huán)境和公路貨運(yùn)行業(yè)強(qiáng)烈的應(yīng)用需求，讓自動(dòng)駕駛干線物流迎來(lái)快速發(fā)展。思考：自動(dòng)駕駛技術(shù)對(duì)貨物運(yùn)輸有怎樣的影響？項(xiàng)目目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)通過(guò)此任務(wù)學(xué)習(xí)，掌握物流傳感器技術(shù)的基本原理和常見(jiàn)類(lèi)型，理解距離傳感器等物流傳感器的使用方法，并能識(shí)別不同類(lèi)型的傳感器。掌握簡(jiǎn)單的編程和電路連接技能，初步具備應(yīng)用這些技能進(jìn)行物流傳感器系統(tǒng)搭建和調(diào)試的能力，為日后在物流自動(dòng)化領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。傳感器技術(shù)PART01傳感器（一）傳感器技術(shù)是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。傳感器的特點(diǎn)PART02（二）傳感器的特點(diǎn)這些特點(diǎn)使得傳感器在許多領(lǐng)域中都發(fā)揮著重要的作用，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器能夠檢測(cè)和測(cè)量高溫、低溫，高壓、真空環(huán)境中的物理量，如溫度、壓力、流量、濕度、濃度等，對(duì)于科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域具有重要意義。微型化數(shù)字化智能化多功能化系統(tǒng)化網(wǎng)絡(luò)化傳感器的類(lèi)型PART03（三）傳感器的類(lèi)型視覺(jué)傳感器視覺(jué)傳感器能夠?qū)崟r(shí)捕捉環(huán)境中的圖像信息。通過(guò)先進(jìn)的圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，可以識(shí)別不同的物體、障礙物、標(biāo)志等，進(jìn)而構(gòu)建出能反映周?chē)h(huán)境的詳細(xì)地圖。這些信息為智能設(shè)備提供了導(dǎo)航的基礎(chǔ)，使其能夠自主規(guī)劃路徑、避免碰撞，并準(zhǔn)確地到達(dá)目的地。（三）傳感器的類(lèi)型聲音傳感器聲音傳感器可以感知環(huán)境中的聲音信號(hào)，不僅可用于檢測(cè)異常情況，如警報(bào)或故障聲音，還可用于與人或其他機(jī)器人進(jìn)行語(yǔ)音交互，實(shí)現(xiàn)更加智能化的溝通和協(xié)作。（三）傳感器的類(lèi)型距離傳感器距離傳感器能夠測(cè)量智能設(shè)備與周?chē)矬w之間的精確距離，是實(shí)現(xiàn)精確定位和避障的關(guān)鍵工具。這類(lèi)傳感器有多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)，包括超聲波、紅外線和激光等。它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，但共同目標(biāo)都是為智能設(shè)備提供準(zhǔn)確、可靠的距離信息。（三）傳感器的類(lèi)型力傳感器力傳感器可以測(cè)量智能設(shè)備與物體之間的力的大小和方向，從而控制設(shè)備操作力度。這不僅有助于防止因力度過(guò)大而造成的損壞，還可以用于采集物體的質(zhì)量等信息，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備的操作策略。（三）傳感器的類(lèi)型慣性傳感器慣性傳感器可用于感知智能設(shè)備的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，包括姿態(tài)、加速度和角速度等。這些信息有助于設(shè)備更好地控制自身的移動(dòng)，保持穩(wěn)定的姿態(tài)，并實(shí)現(xiàn)精確的定位。同時(shí)，慣性傳感器還能提供設(shè)備移動(dòng)的速度、方向等關(guān)鍵參數(shù)，為高級(jí)決策提供支持。（三）傳感器的類(lèi)型光電傳感器光電傳感器是一種精密的測(cè)量工具，利用光柵衍射原理將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖信號(hào)。它能夠精確測(cè)量和控制設(shè)備的位移量，通過(guò)單個(gè)波形計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并通過(guò)雙波相位差確定轉(zhuǎn)動(dòng)方向。這對(duì)于需要精確控制運(yùn)動(dòng)軌跡的智能設(shè)備來(lái)說(shuō)尤為重要。傳感器技術(shù)在物流中的應(yīng)用PART04（四）傳感器技術(shù)在物流中的應(yīng)用智能化立體倉(cāng)庫(kù)在智能化立體倉(cāng)庫(kù)中，傳感器技術(shù)發(fā)揮著關(guān)鍵作用。例如：貨位識(shí)別傳感器用于檢測(cè)貨位并確定其精確位置；機(jī)器視覺(jué)傳感器為倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部的其他傳感器提供決策支持和反饋；光電傳感器則進(jìn)行貨廂精準(zhǔn)定位等。（四）傳感器技術(shù)在物流中的應(yīng)用輸送分揀設(shè)備在輸送分揀設(shè)備中，傳感器技術(shù)同樣不可或缺。從物品尺寸測(cè)量、重量檢測(cè)到條碼識(shí)別，都是傳感器在發(fā)揮作用。傳感器在輸送分揀設(shè)備中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在對(duì)物品的檢測(cè)與識(shí)別、位置與速度的監(jiān)測(cè)以及異常情況的檢測(cè)與處理等方面。（四）傳感器技術(shù)在物流中的應(yīng)用溫度監(jiān)測(cè)溫度傳感器是物流領(lǐng)域中最常用的傳感器之一。在運(yùn)輸過(guò)程中，許多物品需要在特定的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，如食品、藥品等。溫度傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)貨物的溫度，一旦溫度超出設(shè)定范圍，就會(huì)發(fā)出警報(bào)，提醒物流人員及時(shí)采取措施。此外，溫度傳感器還可以記錄貨物的溫度變化，為物流企業(yè)提供數(shù)據(jù)支持，幫助其優(yōu)化運(yùn)輸方案。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)應(yīng)用PART02項(xiàng)目目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)通過(guò)此任務(wù)學(xué)習(xí)，了解語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的基本原理及其在物流領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用，理解并掌握簡(jiǎn)單語(yǔ)音識(shí)別模塊的操作以及相應(yīng)編程工具的使用方法。掌握基本的語(yǔ)音指令設(shè)計(jì)原則和識(shí)別方法，為今后在物流等相關(guān)領(lǐng)域中有效運(yùn)用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)PART01語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)（一）語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)也被稱(chēng)為自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別其目標(biāo)是將人類(lèi)的語(yǔ)音中的詞匯內(nèi)容轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可讀的輸入，例如按鍵、二進(jìn)制編碼或者字符序列。（AutomaticSpeechRecognition，ASR）語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)類(lèi)型PART02（二）語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)類(lèi)型模型匹配法語(yǔ)音識(shí)別模型匹配法的原理是將輸入的語(yǔ)音信號(hào)與預(yù)先存儲(chǔ)的參考模型進(jìn)行匹配，通過(guò)計(jì)算相似度得分來(lái)確定識(shí)別結(jié)果，這種方法的核心在于建立準(zhǔn)確且多樣化的參考模型，以便能夠有效地匹配各種語(yǔ)音信號(hào)。（二）語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)類(lèi)型概率統(tǒng)計(jì)方法高斯混合模型（GMM）隱馬爾可夫模型（HMM）這些方法采用統(tǒng)計(jì)模型對(duì)語(yǔ)音信號(hào)和文本之間的關(guān)系進(jìn)行建模。具體而言，隱馬爾可夫模型假設(shè)語(yǔ)音信號(hào)是由一系列不可見(jiàn)的隱含狀態(tài)所生成的，并通過(guò)觀察到的聲學(xué)特征來(lái)推斷這些隱含狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別的目標(biāo)。為了準(zhǔn)確地估計(jì)模型參數(shù)，概率統(tǒng)計(jì)方法通常需要大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和相應(yīng)的標(biāo)注信息。在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高識(shí)別的準(zhǔn)確性，可以采用多種技術(shù)，例如自適應(yīng)技術(shù)、模型組合等。（一）數(shù)據(jù)與信息支持向量機(jī)（SVM）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN）辨別器分類(lèi)方法語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)在物流中的應(yīng)用PART03（三）語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)在物流中的應(yīng)用智能客服系統(tǒng)基于語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的智能客服系統(tǒng)為物流行業(yè)帶來(lái)了革命性的變革。傳統(tǒng)的客服系統(tǒng)主要依賴(lài)人工接聽(tīng)電話和處理問(wèn)題，但隨著客戶數(shù)量的增加，這種方式不僅效率低下，而且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。而基于語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的客服座席可以有效地解決這個(gè)問(wèn)題。（三）語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)在物流中的應(yīng)用語(yǔ)音指令操作在物流行業(yè)中，員工經(jīng)常需要進(jìn)行各種操作，如訂單信息錄入、出庫(kù)、庫(kù)存查詢(xún)等。傳統(tǒng)的操作方式往往依賴(lài)于手動(dòng)輸入或者掃描設(shè)備，不僅效率低下，而且容易出錯(cuò)。而利用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，物流員工可以通過(guò)簡(jiǎn)單的語(yǔ)音指令完成這些操作，極大地提高了工作效率和準(zhǔn)確性。（三）語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)在物流中的應(yīng)用語(yǔ)音指令貨物掃描傳統(tǒng)的貨物掃描方式需要員工手持條碼掃描槍對(duì)貨物進(jìn)行逐一掃描，不僅效率低下，而且在某些情況下（如貨物條碼損壞、模糊等）可能會(huì)導(dǎo)致掃描失敗。而使用語(yǔ)音指令貨物掃描技術(shù)，員工只需通過(guò)語(yǔ)音指令告訴系統(tǒng)要掃描的貨物信息，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)完成貨物的識(shí)別和記錄。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用PART03項(xiàng)目目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)通過(guò)此任務(wù)學(xué)習(xí)，掌握機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的基本原理和核心概念，包括圖像采集、處理、分析和識(shí)別等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時(shí)了解機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的構(gòu)成和工作機(jī)制，并熟悉業(yè)界常用的機(jī)器視覺(jué)硬件和軟件工具。在學(xué)習(xí)和實(shí)踐中，還應(yīng)培養(yǎng)良好的團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力，與其他技術(shù)人員有效協(xié)作，共同推動(dòng)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用發(fā)展。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)（一）機(jī)器視覺(jué)技術(shù)用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專(zhuān)用的圖像處理系統(tǒng)，得到被攝目標(biāo)的形態(tài)信息，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)。圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。（二）機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的原理機(jī)器視覺(jué)技術(shù)是一種先進(jìn)的圖像處理和分析技術(shù)，它利用專(zhuān)門(mén)的圖像攝取裝置，如CMOS和CCD相機(jī)，捕捉目標(biāo)物體的圖像并將其轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)。這些信號(hào)隨后被傳送到專(zhuān)業(yè)的圖像處理系統(tǒng)中進(jìn)行處理。在這一過(guò)程中，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)圖像中的像素分布、亮度以及顏色等關(guān)鍵信息，將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。（三）機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的設(shè)備組成光源設(shè)備組成鏡頭圖像采集卡圖像處理卡相機(jī)計(jì)算機(jī)（四）機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的分類(lèi)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要分支，涵蓋了多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)和技術(shù)。根據(jù)圖像處理方法的差異，這項(xiàng)技術(shù)可以被大致劃分為兩大類(lèi)別：基于圖像處理的方法基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法（五）機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在物流中的應(yīng)用機(jī)器人拆垛普遍應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)物流、生產(chǎn)、包裝、加工等各種工業(yè)流通物流場(chǎng)景，具體是指采用“3D相機(jī)+機(jī)器視覺(jué)算法”的方案，通過(guò)3D相機(jī)獲取物體三維點(diǎn)云信息，利用視覺(jué)算法計(jì)算出需要拆碼垛的物體位置及尺寸，然后通過(guò)控制平臺(tái)引導(dǎo)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行拆碼垛自動(dòng)化操作。箱體拆垛（五）機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在物流中的應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可以高效追蹤貨物的到達(dá)時(shí)間、運(yùn)輸路徑和運(yùn)輸狀態(tài)。通過(guò)使用物流監(jiān)控系統(tǒng)，包括車(chē)輛定位器、GPS接收器、溫度監(jiān)聽(tīng)器和其他傳感器，可以為每輛車(chē)或每件貨物建立系列的物流信息記錄。這種“數(shù)字化”技術(shù)保證了物品能夠在整個(gè)運(yùn)輸路線上被高效跟蹤，從而提高了運(yùn)輸效率、保證了客戶滿意度。貨物追蹤物流機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用PART04項(xiàng)目目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)技能目標(biāo)掌握物流機(jī)器人技術(shù)基本原理和核心概念，包括機(jī)器人如何感知環(huán)境、做出決策、規(guī)劃行動(dòng)以及如何實(shí)施控制等關(guān)鍵問(wèn)題。了解不同種類(lèi)的物流機(jī)器人及其特點(diǎn)，以及它們?cè)趥}(cāng)儲(chǔ)管理、貨物運(yùn)輸和配送等實(shí)際場(chǎng)景中的應(yīng)用。項(xiàng)目目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)技能目標(biāo)對(duì)物流機(jī)器人技術(shù)背后涉及的機(jī)械工程、電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域有一定了解，這將為后續(xù)的深入學(xué)習(xí)和研究奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。項(xiàng)目目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)技能目標(biāo)

能獨(dú)立操作物流機(jī)器人，執(zhí)行搬運(yùn)、定位和導(dǎo)航等基本任務(wù)，并具備一定的系統(tǒng)集成和調(diào)試能力，能根據(jù)具體需求搭建和配置機(jī)器人系統(tǒng)。掌握基礎(chǔ)的編程和電路連接技術(shù)，以編寫(xiě)控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的功能。培養(yǎng)一定的故障排除和維護(hù)能力，確保物流機(jī)器人的正常運(yùn)行。物流機(jī)器人技術(shù)（一）物流機(jī)器人技術(shù)概述一種將機(jī)器人應(yīng)用于物流領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化和高效化的物流操作的技術(shù)。這種技術(shù)涵蓋了多個(gè)方面，包括機(jī)器人設(shè)計(jì)、導(dǎo)航與控制、機(jī)器視覺(jué)、人工智能等。（二）物流機(jī)器人設(shè)備執(zhí)行器傳感器電源模塊控制器通信模塊AGV是一種可以自動(dòng)導(dǎo)航、避障、運(yùn)送物品的機(jī)器人車(chē)輛。在物流場(chǎng)景中，AGV主要用于提高貨物搬運(yùn)效率，減少人工操作。它們可以根據(jù)預(yù)設(shè)的路線自主行駛，通過(guò)導(dǎo)航系統(tǒng)精準(zhǔn)運(yùn)行。自動(dòng)引導(dǎo)車(chē)（AGV）（三）物流機(jī)器人技術(shù)類(lèi)型碼垛機(jī)器人是一種專(zhuān)門(mén)用于堆放和堆疊貨物的機(jī)器人。它們可以根據(jù)貨物的屬性和要求，自動(dòng)選擇合適的堆放方式和路徑，實(shí)現(xiàn)貨物的快速、準(zhǔn)確堆放。碼垛機(jī)器人分揀機(jī)器人是一種能夠自動(dòng)識(shí)別、抓取和移動(dòng)貨物的機(jī)器人。它們可以根據(jù)貨物的不同特征進(jìn)行自動(dòng)分揀，將貨物分類(lèi)并放置到指定位置，大大減少了人工操作的時(shí)間和錯(cuò)誤率。分揀機(jī)器人AMR是一種具有自主導(dǎo)航和決策能力的機(jī)器人。它們可以根據(jù)環(huán)境信息和任務(wù)要求，自主規(guī)劃路徑并完成相應(yīng)的物流任務(wù)。自主移動(dòng)機(jī)器人（AMR）（三）物流機(jī)器人技術(shù)類(lèi)型RGV是一種沿著預(yù)設(shè)軌道行駛的機(jī)器人車(chē)輛。它們主要用于固定路線的物流運(yùn)輸，具有較高的運(yùn)輸效率和準(zhǔn)確性。有軌制導(dǎo)車(chē)輛（