物流信息技术与应用 课件 项目4、5 状态感知与执行技术、无线通信技术

——·Stateperceptionandexecutiontechnology·——INTELLIGENTLOGISTICS状态感知与执行技术目录CONTENTS02语音识别技术应用03机器视觉技术应用01传感器应用04物流机器人技术应用传感器应用PART01案例导入自动驾驶拐点在干线物流？如今，在自动驾驶技术的赋能下，物流行业正在发生翻天覆地的变化。从外部环境来看，一方面，各国积极颁布政策法规，加快推动干线物流商业化应用；另一方面，智能驾驶技术在商用车领域的发展正在提速。此外，庞大的市场也自然吸引了越来越多的企业和资方入局。案例导入从内部因素来看，数据显示，2022年我国社会物流总额达347.6万亿元，同比增长3.4%，需求规模稳定增长，对驾驶员的需求不断加大。因此，用人工智能自动驾驶技术来弥补物流货运司机缺口已提上日程，并且从干线物流到同城货运，从港口码头、机场到工业园……自动驾驶货运的应用场景也将越来越丰富。案例导入在干线物流领域，有不少企业展开深入探索，并挖掘出了一批可以落地且能带来收入的试验性项目。国内布局自动驾驶干线物流的企业大致可以分为三类：第一类是从自动驾驶技术切入干线物流场景的创新型科技公司，如图森未来、智加科技、嬴彻科技、挚途科技等；第二类是主机厂及Tier1背景的企业，如三一集团、东风商用车、福佑卡车、一汽解放等；第三类是以自研方式或投资方式入局的物流企业，如京东物流、滴滴货运、满帮、中国外运、菜鸟等。从市场前景来看，自动驾驶干线物流行业拥有巨大的市场潜力。一直以来，干线物流都被认为是仅次于Robotaxi的第二大自动驾驶商业化应用场景，同为万亿级赛道，且高速公路相对规范的道路环境和公路货运行业强烈的应用需求，让自动驾驶干线物流迎来快速发展。思考：自动驾驶技术对货物运输有怎样的影响？项目目标任务目标通过此任务学习，掌握物流传感器技术的基本原理和常见类型，理解距离传感器等物流传感器的使用方法，并能识别不同类型的传感器。掌握简单的编程和电路连接技能，初步具备应用这些技能进行物流传感器系统搭建和调试的能力，为日后在物流自动化领域的学习和实践打下坚实基础。传感器技术PART01传感器（一）传感器技术是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器的特点PART02（二）传感器的特点这些特点使得传感器在许多领域中都发挥着重要的作用，是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器能够检测和测量高温、低温，高压、真空环境中的物理量，如温度、压力、流量、湿度、浓度等，对于科学研究、工业生产、环境保护等领域具有重要意义。微型化数字化智能化多功能化系统化网络化传感器的类型PART03（三）传感器的类型视觉传感器视觉传感器能够实时捕捉环境中的图像信息。通过先进的图像处理和计算机视觉技术，可以识别不同的物体、障碍物、标志等，进而构建出能反映周围环境的详细地图。这些信息为智能设备提供了导航的基础，使其能够自主规划路径、避免碰撞，并准确地到达目的地。（三）传感器的类型声音传感器声音传感器可以感知环境中的声音信号，不仅可用于检测异常情况，如警报或故障声音，还可用于与人或其他机器人进行语音交互，实现更加智能化的沟通和协作。（三）传感器的类型距离传感器距离传感器能够测量智能设备与周围物体之间的精确距离，是实现精确定位和避障的关键工具。这类传感器有多种技术实现，包括超声波、红外线和激光等。它们各有优缺点，适用于不同的应用场景，但共同目标都是为智能设备提供准确、可靠的距离信息。（三）传感器的类型力传感器力传感器可以测量智能设备与物体之间的力的大小和方向，从而控制设备操作力度。这不仅有助于防止因力度过大而造成的损坏，还可以用于采集物体的质量等信息，进一步优化设备的操作策略。（三）传感器的类型惯性传感器惯性传感器可用于感知智能设备的运动状态，包括姿态、加速度和角速度等。这些信息有助于设备更好地控制自身的移动，保持稳定的姿态，并实现精确的定位。同时，惯性传感器还能提供设备移动的速度、方向等关键参数，为高级决策提供支持。（三）传感器的类型光电传感器光电传感器是一种精密的测量工具，利用光栅衍射原理将机械位移转换成数字脉冲信号。它能够精确测量和控制设备的位移量，通过单个波形计算转动角度，并通过双波相位差确定转动方向。这对于需要精确控制运动轨迹的智能设备来说尤为重要。传感器技术在物流中的应用PART04（四）传感器技术在物流中的应用智能化立体仓库在智能化立体仓库中，传感器技术发挥着关键作用。例如：货位识别传感器用于检测货位并确定其精确位置；机器视觉传感器为仓库内部的其他传感器提供决策支持和反馈；光电传感器则进行货厢精准定位等。（四）传感器技术在物流中的应用输送分拣设备在输送分拣设备中，传感器技术同样不可或缺。从物品尺寸测量、重量检测到条码识别，都是传感器在发挥作用。传感器在输送分拣设备中的应用，主要体现在对物品的检测与识别、位置与速度的监测以及异常情况的检测与处理等方面。（四）传感器技术在物流中的应用温度监测温度传感器是物流领域中最常用的传感器之一。在运输过程中，许多物品需要在特定的温度范围内保持稳定，如食品、药品等。温度传感器可以实时监测货物的温度，一旦温度超出设定范围，就会发出警报，提醒物流人员及时采取措施。此外，温度传感器还可以记录货物的温度变化，为物流企业提供数据支持，帮助其优化运输方案。语音识别技术应用PART02项目目标任务目标通过此任务学习，了解语音识别技术的基本原理及其在物流领域的实际应用，理解并掌握简单语音识别模块的操作以及相应编程工具的使用方法。掌握基本的语音指令设计原则和识别方法，为今后在物流等相关领域中有效运用语音识别技术打下坚实基础。语音识别技术PART01语音识别技术（一）语音识别技术也被称为自动语音识别其目标是将人类的语音中的词汇内容转换为计算机可读的输入，例如按键、二进制编码或者字符序列。（AutomaticSpeechRecognition，ASR）语音识别技术类型PART02（二）语音识别技术类型模型匹配法语音识别模型匹配法的原理是将输入的语音信号与预先存储的参考模型进行匹配，通过计算相似度得分来确定识别结果，这种方法的核心在于建立准确且多样化的参考模型，以便能够有效地匹配各种语音信号。（二）语音识别技术类型概率统计方法高斯混合模型（GMM）隐马尔可夫模型（HMM）这些方法采用统计模型对语音信号和文本之间的关系进行建模。具体而言，隐马尔可夫模型假设语音信号是由一系列不可见的隐含状态所生成的，并通过观察到的声学特征来推断这些隐含状态，从而实现语音识别的目标。为了准确地估计模型参数，概率统计方法通常需要大量的训练数据和相应的标注信息。在实际应用中，为了提高识别的准确性，可以采用多种技术，例如自适应技术、模型组合等。（一）数据与信息支持向量机（SVM）人工神经网络（ANN）深度神经网络（DNN）辨别器分类方法语音识别技术在物流中的应用PART03（三）语音识别技术在物流中的应用智能客服系统基于语音识别技术的智能客服系统为物流行业带来了革命性的变革。传统的客服系统主要依赖人工接听电话和处理问题，但随着客户数量的增加，这种方式不仅效率低下，而且容易出现错误。而基于语音识别技术的客服座席可以有效地解决这个问题。（三）语音识别技术在物流中的应用语音指令操作在物流行业中，员工经常需要进行各种操作，如订单信息录入、出库、库存查询等。传统的操作方式往往依赖于手动输入或者扫描设备，不仅效率低下，而且容易出错。而利用语音识别技术，物流员工可以通过简单的语音指令完成这些操作，极大地提高了工作效率和准确性。（三）语音识别技术在物流中的应用语音指令货物扫描传统的货物扫描方式需要员工手持条码扫描枪对货物进行逐一扫描，不仅效率低下，而且在某些情况下（如货物条码损坏、模糊等）可能会导致扫描失败。而使用语音指令货物扫描技术，员工只需通过语音指令告诉系统要扫描的货物信息，系统就会自动完成货物的识别和记录。机器视觉技术应用PART03项目目标任务目标通过此任务学习，掌握机器视觉技术的基本原理和核心概念，包括图像采集、处理、分析和识别等关键环节，同时了解机器视觉系统的构成和工作机制，并熟悉业界常用的机器视觉硬件和软件工具。在学习和实践中，还应培养良好的团队合作和沟通能力，与其他技术人员有效协作，共同推动机器视觉技术的创新和应用发展。机器视觉技术（一）机器视觉技术用机器代替人眼来做测量和判断，通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号。图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。（二）机器视觉技术的原理机器视觉技术是一种先进的图像处理和分析技术，它利用专门的图像摄取装置，如CMOS和CCD相机，捕捉目标物体的图像并将其转换为图像信号。这些信号随后被传送到专业的图像处理系统中进行处理。在这一过程中，系统会根据图像中的像素分布、亮度以及颜色等关键信息，将图像信号转换为数字信号。（三）机器视觉技术的设备组成光源设备组成镜头图像采集卡图像处理卡相机计算机（四）机器视觉技术的分类机器视觉技术作为计算机科学的一个重要分支，涵盖了多个领域的知识和技术。根据图像处理方法的差异，这项技术可以被大致划分为两大类别：基于图像处理的方法基于机器学习的方法（五）机器视觉技术在物流中的应用机器人拆垛普遍应用于仓储物流、生产、包装、加工等各种工业流通物流场景，具体是指采用“3D相机+机器视觉算法”的方案，通过3D相机获取物体三维点云信息，利用视觉算法计算出需要拆码垛的物体位置及尺寸，然后通过控制平台引导工业机器人进行拆码垛自动化操作。箱体拆垛（五）机器视觉技术在物流中的应用机器视觉技术可以高效追踪货物的到达时间、运输路径和运输状态。通过使用物流监控系统，包括车辆定位器、GPS接收器、温度监听器和其他传感器，可以为每辆车或每件货物建立系列的物流信息记录。这种“数字化”技术保证了物品能够在整个运输路线上被高效跟踪，从而提高了运输效率、保证了客户满意度。货物追踪物流机器人技术应用PART04项目目标任务目标技能目标掌握物流机器人技术基本原理和核心概念，包括机器人如何感知环境、做出决策、规划行动以及如何实施控制等关键问题。了解不同种类的物流机器人及其特点，以及它们在仓储管理、货物运输和配送等实际场景中的应用。项目目标任务目标技能目标对物流机器人技术背后涉及的机械工程、电子工程和计算机科学等学科领域有一定了解，这将为后续的深入学习和研究奠定坚实基础。项目目标任务目标技能目标

能独立操作物流机器人，执行搬运、定位和导航等基本任务，并具备一定的系统集成和调试能力，能根据具体需求搭建和配置机器人系统。掌握基础的编程和电路连接技术，以编写控制程序来实现机器人的功能。培养一定的故障排除和维护能力，确保物流机器人的正常运行。物流机器人技术（一）物流机器人技术概述一种将机器人应用于物流领域，以实现自动化、智能化和高效化的物流操作的技术。这种技术涵盖了多个方面，包括机器人设计、导航与控制、机器视觉、人工智能等。（二）物流机器人设备执行器传感器电源模块控制器通信模块AGV是一种可以自动导航、避障、运送物品的机器人车辆。在物流场景中，AGV主要用于提高货物搬运效率，减少人工操作。它们可以根据预设的路线自主行驶，通过导航系统精准运行。自动引导车（AGV）（三）物流机器人技术类型码垛机器人是一种专门用于堆放和堆叠货物的机器人。它们可以根据货物的属性和要求，自动选择合适的堆放方式和路径，实现货物的快速、准确堆放。码垛机器人分拣机器人是一种能够自动识别、抓取和移动货物的机器人。它们可以根据货物的不同特征进行自动分拣，将货物分类并放置到指定位置，大大减少了人工操作的时间和错误率。分拣机器人AMR是一种具有自主导航和决策能力的机器人。它们可以根据环境信息和任务要求，自主规划路径并完成相应的物流任务。自主移动机器人（AMR）（三）物流机器人技术类型RGV是一种沿着预设轨道行驶的机器人车辆。它们主要用于固定路线的物流运输，具有较高的运输效率和准确性。有轨制导车辆（RGV）无人机在物流领域应用广泛。它们具有快捷、高效的特点，可以飞越高楼大厦，覆盖范围更广，可以快速地完成配送任务。无人机（四）物流机器人技术在物流中的应用自动化仓储和分拣系统0102030405智能拣选/搬运/分拣箱体拆垛AGV物流搬运协同配送课后练习PART05课后练习一、单项选择题1．物流状态感知技术主要依靠（）来实时获取物流信息。A．人工智能B．物联网传感器C．云计算D．大数据分析2．在物流管理中，执行技术主要用于（）。A．数据收集B．信息分析C．自动控制D．决策支持3．以下哪项不是物流状态感知与执行技术的优势。（）A．提高物流效率B．降低运营成本C．增加人力需求D．优化资源配置课后练习二、多项选择题1．物流状态感知技术可以监测以下哪些信息？（）A．货物位置B．运输温度C．车辆速度D．仓库湿度2．在智能物流系统中，执行技术可能包括哪些方面的应用？（）A．自动分拣B．路线规划C．仓储管理D．货物追踪三、简答题1．简述物流状态感知技术在智能物流中的作用。2．请列举物流执行技术在提高物流效率方面的具体应用实例。3．为什么物流行业需要状态感知与执行技术的结合？请简要说明理由THANKS谢谢观看——·wirelesscommunication·——INTELLIGENTLOGISTICS无线通信技术目录CONTENTS02ZigBee技术03UWB技术01蓝牙技术04NFC技术蓝牙技术PART01蓝牙技术的概念PART01蓝牙（Bluetooth）技术一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，以低成本的短距离无线连接为基础，可为固定的或移动的终端设备提供廉价的接入服务。（一）蓝牙技术的概念蓝牙技术的特点PART02低功耗蓝牙模块尺寸仅有6mm×4mm，能够很好地集成到个人移动设备。蓝牙模块体积小，便于集成经典蓝牙技术的能耗参考值为1W，蓝牙低能耗技术根据使用情况的不同，其能耗值为0.01～0.5W。低功耗（二）蓝牙技术的特点蓝牙通常在2.4GHz的ISM频段工作。全球大多数国家ISM频段的范围是2.4～2.4835GHz，使用该频段无需向各国的无线电资源管理部门申请许可证。全球范围适用可以同时传输语音和数据蓝牙将数据分成小数据包进行传输，并采用频率跳变的方式。数据包不会在固定的频率上发送，而是会在不同的频点之间快速切换。具有良好的抗干扰能力（二）蓝牙技术的特点依据在网络中蓝牙设备扮演的不同角色，可以将蓝牙设备分为主设备（主动发起连接的设备）和从设备（响应连接的设备）。可以建立临时性的对等连接（二）蓝牙技术的特点角色主设备有一个输入端，在进行蓝牙匹配操作时，用户通过输入端可输入随机的匹配密码来将两个设备匹配。从设备不具有输入端，出厂时在蓝牙芯片中固化了一个匹配密码。可以建立临时性的对等连接（二）蓝牙技术的特点组网方式微微网是通过蓝牙技术以特定方式连接起来的微型网络，由独个主设备与独个从设备构成，即由一个主设备和最多七个从设备组成点对点的连接。散射网由在时空上相互重叠的多个微微网构成的更为复杂的网络结构。可以建立临时性的对等连接蓝牙系统采用了一种灵活的、无基站的组网方式。（二）蓝牙技术的特点微微网散射网可以建立临时性的对等连接蓝牙系统采用了一种灵活的、无基站的组网方式。蓝牙主设备蓝牙从设备7蓝牙从设备1蓝牙从设备5蓝牙从设备4蓝牙从设备3蓝牙从设备2蓝牙从设备6蓝牙市场需求不断扩大，供应商不断提供大量的蓝牙芯片与模块，使得蓝牙产品价格飞速下降。成本低（二）蓝牙技术的特点SIG公司为了推广蓝牙技术的使用，将蓝牙的技术标准完全公开，全世界范围内任何单位和个人开发的蓝牙产品，只要最终通过SIG公司的蓝牙产品兼容性测试，就可以将产品推向市场。接口标准开放ZigBee技术PART02ZigBee可以构建一个由多达数万个无线节点组成的无线传感器网络（WSN），每个节点类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，可实现相互间的通信。ZigBee主要应用在短距离范围之内并且数据传输速率不高的各种电子设备之间。（一）ZigBee技术（二）ZigBee的设备类型（三）ZigBee的技术特点ZigBee低功耗高容量低速率成本低近距离工作频段灵活高安全短延时UWB技术PART03UWB通过基带脉冲作用于天线的方式发送数据。脉冲采用脉位调制（PulsePositionModulation，PPM）或二进制移相键控（BPSK）调制。UWB被允许在3.1～10.6GHz的波段内工作，主要应用在小范围、高分辨率、能够穿透墙壁、地面和身体的雷达和图像系统中。这种新技术适用于对数据传输速率要求非常高（大于100Mb/s）的局部区域网（LAN）或个人局域网（PAN）。（一）UWB技术（二）UWB的技术特点UWB系统结构的实现比较简单多径分辨能力强功耗低高速的数据传输工程简单造价便宜定位精确具有良好的共存性和保密性NFC技术PART04近场通信技术概述PART01近场通信技术一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输和交换数据。

近场指无线电波的临近电磁场。（一）近场通信技术概述（一）近场通信技术概述

NFC技术是在无线射频识别技术（RFID）和互连技术整合基础上发展而来的。可以用于设备的互连、服务搜寻以及移动商务等广泛的领域。（一）近场通信技术概述

NFC技术使用方式便捷，对消费者的巨大吸引力，目前正迅速成为世界各地运营商、手持设备制造商、信用卡公司和公共交通系统的首选技术。NFC技术的通信模