物流信息技術與應用 課件 項目4、5 狀態(tài)感知與執(zhí)行技術、無線通信技術

——·Stateperceptionandexecutiontechnology·——INTELLIGENTLOGISTICS狀態(tài)感知與執(zhí)行技術目錄CONTENTS02語音識別技術應用03機器視覺技術應用01傳感器應用04物流機器人技術應用傳感器應用PART01案例導入自動駕駛拐點在干線物流？如今，在自動駕駛技術的賦能下，物流行業(yè)正在發(fā)生翻天覆地的變化。從外部環(huán)境來看，一方面，各國積極頒布政策法規(guī)，加快推動干線物流商業(yè)化應用；另一方面，智能駕駛技術在商用車領域的發(fā)展正在提速。此外，龐大的市場也自然吸引了越來越多的企業(yè)和資方入局。案例導入從內(nèi)部因素來看，數(shù)據(jù)顯示，2022年我國社會物流總額達347.6萬億元，同比增長3.4%，需求規(guī)模穩(wěn)定增長，對駕駛員的需求不斷加大。因此，用人工智能自動駕駛技術來彌補物流貨運司機缺口已提上日程，并且從干線物流到同城貨運，從港口碼頭、機場到工業(yè)園……自動駕駛貨運的應用場景也將越來越豐富。案例導入在干線物流領域，有不少企業(yè)展開深入探索，并挖掘出了一批可以落地且能帶來收入的試驗性項目。國內(nèi)布局自動駕駛干線物流的企業(yè)大致可以分為三類：第一類是從自動駕駛技術切入干線物流場景的創(chuàng)新型科技公司，如圖森未來、智加科技、嬴徹科技、摯途科技等；第二類是主機廠及Tier1背景的企業(yè)，如三一集團、東風商用車、福佑卡車、一汽解放等；第三類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、滿幫、中國外運、菜鳥等。從市場前景來看，自動駕駛干線物流行業(yè)擁有巨大的市場潛力。一直以來，干線物流都被認為是僅次于Robotaxi的第二大自動駕駛商業(yè)化應用場景，同為萬億級賽道，且高速公路相對規(guī)范的道路環(huán)境和公路貨運行業(yè)強烈的應用需求，讓自動駕駛干線物流迎來快速發(fā)展。思考：自動駕駛技術對貨物運輸有怎樣的影響？項目目標任務目標通過此任務學習，掌握物流傳感器技術的基本原理和常見類型，理解距離傳感器等物流傳感器的使用方法，并能識別不同類型的傳感器。掌握簡單的編程和電路連接技能，初步具備應用這些技能進行物流傳感器系統(tǒng)搭建和調試的能力，為日后在物流自動化領域的學習和實踐打下堅實基礎。傳感器技術PART01傳感器（一）傳感器技術是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器的特點PART02（二）傳感器的特點這些特點使得傳感器在許多領域中都發(fā)揮著重要的作用，是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器能夠檢測和測量高溫、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，對于科學研究、工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護等領域具有重要意義。微型化數(shù)字化智能化多功能化系統(tǒng)化網(wǎng)絡化傳感器的類型PART03（三）傳感器的類型視覺傳感器視覺傳感器能夠實時捕捉環(huán)境中的圖像信息。通過先進的圖像處理和計算機視覺技術，可以識別不同的物體、障礙物、標志等，進而構建出能反映周圍環(huán)境的詳細地圖。這些信息為智能設備提供了導航的基礎，使其能夠自主規(guī)劃路徑、避免碰撞，并準確地到達目的地。（三）傳感器的類型聲音傳感器聲音傳感器可以感知環(huán)境中的聲音信號，不僅可用于檢測異常情況，如警報或故障聲音，還可用于與人或其他機器人進行語音交互，實現(xiàn)更加智能化的溝通和協(xié)作。（三）傳感器的類型距離傳感器距離傳感器能夠測量智能設備與周圍物體之間的精確距離，是實現(xiàn)精確定位和避障的關鍵工具。這類傳感器有多種技術實現(xiàn)，包括超聲波、紅外線和激光等。它們各有優(yōu)缺點，適用于不同的應用場景，但共同目標都是為智能設備提供準確、可靠的距離信息。（三）傳感器的類型力傳感器力傳感器可以測量智能設備與物體之間的力的大小和方向，從而控制設備操作力度。這不僅有助于防止因力度過大而造成的損壞，還可以用于采集物體的質量等信息，進一步優(yōu)化設備的操作策略。（三）傳感器的類型慣性傳感器慣性傳感器可用于感知智能設備的運動狀態(tài)，包括姿態(tài)、加速度和角速度等。這些信息有助于設備更好地控制自身的移動，保持穩(wěn)定的姿態(tài)，并實現(xiàn)精確的定位。同時，慣性傳感器還能提供設備移動的速度、方向等關鍵參數(shù)，為高級決策提供支持。（三）傳感器的類型光電傳感器光電傳感器是一種精密的測量工具，利用光柵衍射原理將機械位移轉換成數(shù)字脈沖信號。它能夠精確測量和控制設備的位移量，通過單個波形計算轉動角度，并通過雙波相位差確定轉動方向。這對于需要精確控制運動軌跡的智能設備來說尤為重要。傳感器技術在物流中的應用PART04（四）傳感器技術在物流中的應用智能化立體倉庫在智能化立體倉庫中，傳感器技術發(fā)揮著關鍵作用。例如：貨位識別傳感器用于檢測貨位并確定其精確位置；機器視覺傳感器為倉庫內(nèi)部的其他傳感器提供決策支持和反饋；光電傳感器則進行貨廂精準定位等。（四）傳感器技術在物流中的應用輸送分揀設備在輸送分揀設備中，傳感器技術同樣不可或缺。從物品尺寸測量、重量檢測到條碼識別，都是傳感器在發(fā)揮作用。傳感器在輸送分揀設備中的應用，主要體現(xiàn)在對物品的檢測與識別、位置與速度的監(jiān)測以及異常情況的檢測與處理等方面。（四）傳感器技術在物流中的應用溫度監(jiān)測溫度傳感器是物流領域中最常用的傳感器之一。在運輸過程中，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。溫度傳感器可以實時監(jiān)測貨物的溫度，一旦溫度超出設定范圍，就會發(fā)出警報，提醒物流人員及時采取措施。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)化運輸方案。語音識別技術應用PART02項目目標任務目標通過此任務學習，了解語音識別技術的基本原理及其在物流領域的實際應用，理解并掌握簡單語音識別模塊的操作以及相應編程工具的使用方法。掌握基本的語音指令設計原則和識別方法，為今后在物流等相關領域中有效運用語音識別技術打下堅實基礎。語音識別技術PART01語音識別技術（一）語音識別技術也被稱為自動語音識別其目標是將人類的語音中的詞匯內(nèi)容轉換為計算機可讀的輸入，例如按鍵、二進制編碼或者字符序列。（AutomaticSpeechRecognition，ASR）語音識別技術類型PART02（二）語音識別技術類型模型匹配法語音識別模型匹配法的原理是將輸入的語音信號與預先存儲的參考模型進行匹配，通過計算相似度得分來確定識別結果，這種方法的核心在于建立準確且多樣化的參考模型，以便能夠有效地匹配各種語音信號。（二）語音識別技術類型概率統(tǒng)計方法高斯混合模型（GMM）隱馬爾可夫模型（HMM）這些方法采用統(tǒng)計模型對語音信號和文本之間的關系進行建模。具體而言，隱馬爾可夫模型假設語音信號是由一系列不可見的隱含狀態(tài)所生成的，并通過觀察到的聲學特征來推斷這些隱含狀態(tài)，從而實現(xiàn)語音識別的目標。為了準確地估計模型參數(shù)，概率統(tǒng)計方法通常需要大量的訓練數(shù)據(jù)和相應的標注信息。在實際應用中，為了提高識別的準確性，可以采用多種技術，例如自適應技術、模型組合等。（一）數(shù)據(jù)與信息支持向量機（SVM）人工神經(jīng)網(wǎng)絡（ANN）深度神經(jīng)網(wǎng)絡（DNN）辨別器分類方法語音識別技術在物流中的應用PART03（三）語音識別技術在物流中的應用智能客服系統(tǒng)基于語音識別技術的智能客服系統(tǒng)為物流行業(yè)帶來了革命性的變革。傳統(tǒng)的客服系統(tǒng)主要依賴人工接聽電話和處理問題，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)錯誤。而基于語音識別技術的客服座席可以有效地解決這個問題。（三）語音識別技術在物流中的應用語音指令操作在物流行業(yè)中，員工經(jīng)常需要進行各種操作，如訂單信息錄入、出庫、庫存查詢等。傳統(tǒng)的操作方式往往依賴于手動輸入或者掃描設備，不僅效率低下，而且容易出錯。而利用語音識別技術，物流員工可以通過簡單的語音指令完成這些操作，極大地提高了工作效率和準確性。（三）語音識別技術在物流中的應用語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貨物進行逐一掃描，不僅效率低下，而且在某些情況下（如貨物條碼損壞、模糊等）可能會導致掃描失敗。而使用語音指令貨物掃描技術，員工只需通過語音指令告訴系統(tǒng)要掃描的貨物信息，系統(tǒng)就會自動完成貨物的識別和記錄。機器視覺技術應用PART03項目目標任務目標通過此任務學習，掌握機器視覺技術的基本原理和核心概念，包括圖像采集、處理、分析和識別等關鍵環(huán)節(jié)，同時了解機器視覺系統(tǒng)的構成和工作機制，并熟悉業(yè)界常用的機器視覺硬件和軟件工具。在學習和實踐中，還應培養(yǎng)良好的團隊合作和溝通能力，與其他技術人員有效協(xié)作，共同推動機器視覺技術的創(chuàng)新和應用發(fā)展。機器視覺技術（一）機器視覺技術用機器代替人眼來做測量和判斷，通過機器視覺產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，得到被攝目標的形態(tài)信息，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數(shù)字化信號。圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據(jù)判別的結果來控制現(xiàn)場的設備動作。（二）機器視覺技術的原理機器視覺技術是一種先進的圖像處理和分析技術，它利用專門的圖像攝取裝置，如CMOS和CCD相機，捕捉目標物體的圖像并將其轉換為圖像信號。這些信號隨后被傳送到專業(yè)的圖像處理系統(tǒng)中進行處理。在這一過程中，系統(tǒng)會根據(jù)圖像中的像素分布、亮度以及顏色等關鍵信息，將圖像信號轉換為數(shù)字信號。（三）機器視覺技術的設備組成光源設備組成鏡頭圖像采集卡圖像處理卡相機計算機（四）機器視覺技術的分類機器視覺技術作為計算機科學的一個重要分支，涵蓋了多個領域的知識和技術。根據(jù)圖像處理方法的差異，這項技術可以被大致劃分為兩大類別：基于圖像處理的方法基于機器學習的方法（五）機器視覺技術在物流中的應用機器人拆垛普遍應用于倉儲物流、生產(chǎn)、包裝、加工等各種工業(yè)流通物流場景，具體是指采用“3D相機+機器視覺算法”的方案，通過3D相機獲取物體三維點云信息，利用視覺算法計算出需要拆碼垛的物體位置及尺寸，然后通過控制平臺引導工業(yè)機器人進行拆碼垛自動化操作。箱體拆垛（五）機器視覺技術在物流中的應用機器視覺技術可以高效追蹤貨物的到達時間、運輸路徑和運輸狀態(tài)。通過使用物流監(jiān)控系統(tǒng)，包括車輛定位器、GPS接收器、溫度監(jiān)聽器和其他傳感器，可以為每輛車或每件貨物建立系列的物流信息記錄。這種“數(shù)字化”技術保證了物品能夠在整個運輸路線上被高效跟蹤，從而提高了運輸效率、保證了客戶滿意度。貨物追蹤物流機器人技術應用PART04項目目標任務目標技能目標掌握物流機器人技術基本原理和核心概念，包括機器人如何感知環(huán)境、做出決策、規(guī)劃行動以及如何實施控制等關鍵問題。了解不同種類的物流機器人及其特點，以及它們在倉儲管理、貨物運輸和配送等實際場景中的應用。項目目標任務目標技能目標對物流機器人技術背后涉及的機械工程、電子工程和計算機科學等學科領域有一定了解，這將為后續(xù)的深入學習和研究奠定堅實基礎。項目目標任務目標技能目標

能獨立操作物流機器人，執(zhí)行搬運、定位和導航等基本任務，并具備一定的系統(tǒng)集成和調試能力，能根據(jù)具體需求搭建和配置機器人系統(tǒng)。掌握基礎的編程和電路連接技術，以編寫控制程序來實現(xiàn)機器人的功能。培養(yǎng)一定的故障排除和維護能力，確保物流機器人的正常運行。物流機器人技術（一）物流機器人技術概述一種將機器人應用于物流領域，以實現(xiàn)自動化、智能化和高效化的物流操作的技術。這種技術涵蓋了多個方面，包括機器人設計、導航與控制、機器視覺、人工智能等。（二）物流機器人設備執(zhí)行器傳感器電源模塊控制器通信模塊AGV是一種可以自動導航、避障、運送物品的機器人車輛。在物流場景中，AGV主要用于提高貨物搬運效率，減少人工操作。它們可以根據(jù)預設的路線自主行駛，通過導航系統(tǒng)精準運行。自動引導車（AGV）（三）物流機器人技術類型碼垛機器人是一種專門用于堆放和堆疊貨物的機器人。它們可以根據(jù)貨物的屬性和要求，自動選擇合適的堆放方式和路徑，實現(xiàn)貨物的快速、準確堆放。碼垛機器人分揀機器人是一種能夠自動識別、抓取和移動貨物的機器人。它們可以根據(jù)貨物的不同特征進行自動分揀，將貨物分類并放置到指定位置，大大減少了人工操作的時間和錯誤率。分揀機器人AMR是一種具有自主導航和決策能力的機器人。它們可以根據(jù)環(huán)境信息和任務要求，自主規(guī)劃路徑并完成相應的物流任務。自主移動機器人（AMR）（三）物流機器人技術類型RGV是一種沿著預設軌道行駛的機器人車輛。它們主要用于固定路線的物流運輸，具有較高的運輸效率和準確性。有軌制導車輛（RGV）無人機在物流領域應用廣泛。它們具有快捷、高效的特點，可以飛越高樓大廈，覆蓋范圍更廣，可以快速地完成配送任務。無人機（四）物流機器人技術在物流中的應用自動化倉儲和分揀系統(tǒng)0102030405智能揀選/搬運/分揀箱體拆垛AGV物流搬運協(xié)同配送課后練習PART05課后練習一、單項選擇題1．物流狀態(tài)感知技術主要依靠（）來實時獲取物流信息。A．人工智能B．物聯(lián)網(wǎng)傳感器C．云計算D．大數(shù)據(jù)分析2．在物流管理中，執(zhí)行技術主要用于（）。A．數(shù)據(jù)收集B．信息分析C．自動控制D．決策支持3．以下哪項不是物流狀態(tài)感知與執(zhí)行技術的優(yōu)勢。（）A．提高物流效率B．降低運營成本C．增加人力需求D．優(yōu)化資源配置課后練習二、多項選擇題1．物流狀態(tài)感知技術可以監(jiān)測以下哪些信息？（）A．貨物位置B．運輸溫度C．車輛速度D．倉庫濕度2．在智能物流系統(tǒng)中，執(zhí)行技術可能包括哪些方面的應用？（）A．自動分揀B．路線規(guī)劃C．倉儲管理D．貨物追蹤三、簡答題1．簡述物流狀態(tài)感知技術在智能物流中的作用。2．請列舉物流執(zhí)行技術在提高物流效率方面的具體應用實例。3．為什么物流行業(yè)需要狀態(tài)感知與執(zhí)行技術的結合？請簡要說明理由THANKS謝謝觀看——·wirelesscommunication·——INTELLIGENTLOGISTICS無線通信技術目錄CONTENTS02ZigBee技術03UWB技術01藍牙技術04NFC技術藍牙技術PART01藍牙技術的概念PART01藍牙（Bluetooth）技術一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范，以低成本的短距離無線連接為基礎，可為固定的或移動的終端設備提供廉價的接入服務。（一）藍牙技術的概念藍牙技術的特點PART02低功耗藍牙模塊尺寸僅有6mm×4mm，能夠很好地集成到個人移動設備。藍牙模塊體積小，便于集成經(jīng)典藍牙技術的能耗參考值為1W，藍牙低能耗技術根據(jù)使用情況的不同，其能耗值為0.01～0.5W。低功耗（二）藍牙技術的特點藍牙通常在2.4GHz的ISM頻段工作。全球大多數(shù)國家ISM頻段的范圍是2.4～2.4835GHz，使用該頻段無需向各國的無線電資源管理部門申請許可證。全球范圍適用可以同時傳輸語音和數(shù)據(jù)藍牙將數(shù)據(jù)分成小數(shù)據(jù)包進行傳輸，并采用頻率跳變的方式。數(shù)據(jù)包不會在固定的頻率上發(fā)送，而是會在不同的頻點之間快速切換。具有良好的抗干擾能力（二）藍牙技術的特點依據(jù)在網(wǎng)絡中藍牙設備扮演的不同角色，可以將藍牙設備分為主設備（主動發(fā)起連接的設備）和從設備（響應連接的設備）?？梢越⑴R時性的對等連接（二）藍牙技術的特點角色主設備有一個輸入端，在進行藍牙匹配操作時，用戶通過輸入端可輸入隨機的匹配密碼來將兩個設備匹配。從設備不具有輸入端，出廠時在藍牙芯片中固化了一個匹配密碼?？梢越⑴R時性的對等連接（二）藍牙技術的特點組網(wǎng)方式微微網(wǎng)是通過藍牙技術以特定方式連接起來的微型網(wǎng)絡，由獨個主設備與獨個從設備構成，即由一個主設備和最多七個從設備組成點對點的連接。散射網(wǎng)由在時空上相互重疊的多個微微網(wǎng)構成的更為復雜的網(wǎng)絡結構?？梢越⑴R時性的對等連接藍牙系統(tǒng)采用了一種靈活的、無基站的組網(wǎng)方式。（二）藍牙技術的特點微微網(wǎng)散射網(wǎng)可以建立臨時性的對等連接藍牙系統(tǒng)采用了一種靈活的、無基站的組網(wǎng)方式。藍牙主設備藍牙從設備7藍牙從設備1藍牙從設備5藍牙從設備4藍牙從設備3藍牙從設備2藍牙從設備6藍牙市場需求不斷擴大，供應商不斷提供大量的藍牙芯片與模塊，使得藍牙產(chǎn)品價格飛速下降。成本低（二）藍牙技術的特點SIG公司為了推廣藍牙技術的使用，將藍牙的技術標準完全公開，全世界范圍內(nèi)任何單位和個人開發(fā)的藍牙產(chǎn)品，只要最終通過SIG公司的藍牙產(chǎn)品兼容性測試，就可以將產(chǎn)品推向市場。接口標準開放ZigBee技術PART02ZigBee可以構建一個由多達數(shù)萬個無線節(jié)點組成的無線傳感器網(wǎng)絡（WSN），每個節(jié)點類似移動網(wǎng)絡的一個基站，在整個網(wǎng)絡范圍內(nèi)，可實現(xiàn)相互間的通信。ZigBee主要應用在短距離范圍之內(nèi)并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設備之間。（一）ZigBee技術（二）ZigBee的設備類型（三）ZigBee的技術特點ZigBee低功耗高容量低速率成本低近距離工作頻段靈活高安全短延時UWB技術PART03UWB通過基帶脈沖作用于天線的方式發(fā)送數(shù)據(jù)。脈沖采用脈位調制（PulsePositionModulation，PPM）或二進制移相鍵控（BPSK）調制。UWB被允許在3.1～10.6GHz的波段內(nèi)工作，主要應用在小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達和圖像系統(tǒng)中。這種新技術適用于對數(shù)據(jù)傳輸速率要求非常高（大于100Mb/s）的局部區(qū)域網(wǎng)（LAN）或個人局域網(wǎng)（PAN）。（一）UWB技術（二）UWB的技術特點UWB系統(tǒng)結構的實現(xiàn)比較簡單多徑分辨能力強功耗低高速的數(shù)據(jù)傳輸工程簡單造價便宜定位精確具有良好的共存性和保密性NFC技術PART04近場通信技術概述PART01近場通信技術一種短距離的高頻無線通信技術，允許電子設備之間進行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸和交換數(shù)據(jù)。

近場指無線電波的臨近電磁場。（一）近場通信技術概述（一）近場通信技術概述

NFC技術是在無線射頻識別技術（RFID）和互連技術整合基礎上發(fā)展而來的。可以用于設備的互連、服務搜尋以及移動商務等廣泛的領域。（一）近場通信技術概述

NFC技術使用方式便捷，對消費者的巨大吸引力，目前正迅速成為世界各地運營商、手持設備制造商、信用卡公司和公共交通系統(tǒng)的首選技術。NFC技術的通信模