【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于定位物品和为每个物品计算适当抓取点的机器人系统的控制设备和方法本申请要求2017年11月17日申请的No.1719058.8号英国专利申请的优先权，该申请的全部内容借引用并入于此。
本申请通常涉及机器人系统领域，具体来说涉及一种控制设备和方法，用于控制机器人系统，以及杂货店商品包装系统和存储系统。
技术介绍
在计算机视觉和机器人学领域，定位成像对象并指示机器人系统抓取成像对象的概念是正在发展中的领域。通常，这通过使用基于模型的方法实现，其中数据库存储将要抓取对象的模型，并指示对象上可由机器人系统成功抓取的部位。因此，可以将数据库模型与成像场景进行比较，以定位场景中已知的建模对象。然后，机器人系统的任务可以是使用模型所识别的抓取点来抓取所定位对象。然而，这种方法依赖于将对象的精确模型存储在数据库中，而当对象类型众多或特定对象类型的外观有很大变化时，建模变得困难，使得将对象的精确模型存储在数据库中不切实际。因此，人们的关注点转向了无模型拣选的概念，其中数据库中不存储模型，取而代之的是，控制器从...
【技术保护点】
1.一种机器人系统的控制设备，所述控制设备能够连接至结构点云生成器和包括吸盘端执行器的机器人系统，所述结构点云生成器用于生成至少一个存储工具的结构点云，所述至少一个存储工具用于存储至少一个物品，所述机器人系统用于从所述至少一个存储工具抓取至少一个物品，所述控制设备包括：/n表面计算工具，用于计算所述结构点云的法向和所述结构点云的主曲率；以及/n抓取点计算工具，用于基于所述结构点云、计算出的所述结构点云的法向、计算出的所述结构点云的主曲率和所述存储工具下表面的法向，计算抓取点，供所述机器人系统的所述吸盘端执行器从所述至少一个存储工具抓取至少一个物品。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171117 GB 1719058.81.一种机器人系统的控制设备，所述控制设备能够连接至结构点云生成器和包括吸盘端执行器的机器人系统，所述结构点云生成器用于生成至少一个存储工具的结构点云，所述至少一个存储工具用于存储至少一个物品，所述机器人系统用于从所述至少一个存储工具抓取至少一个物品，所述控制设备包括：
表面计算工具，用于计算所述结构点云的法向和所述结构点云的主曲率；以及
抓取点计算工具，用于基于所述结构点云、计算出的所述结构点云的法向、计算出的所述结构点云的主曲率和所述存储工具下表面的法向，计算抓取点，供所述机器人系统的所述吸盘端执行器从所述至少一个存储工具抓取至少一个物品。
2.根据权利要求1所述的控制设备，所述控制设备还包括：
分割工具，用于基于所述结构点云生成片段；
其中，所述抓取点计算工具还能够基于生成的片段计算所述抓取点，供所述机器人系统的所述吸盘端执行器从所述至少一个存储工具抓取至少一个物品。
3.根据前述任意一项权利要求所述的控制设备，其特征在于，所述表面计算工具还用于计算平滑的结构点云；
其中，所述抓取点计算工具还能够基于计算出的平滑的结构点云，计算所述抓取点，供所述机器人系统的所述吸盘端执行器从所述至少一个存储工具抓取至少一个物品。
4.根据前述任意一项权利要求所述的控制设备，其特征在于，当所述抓取点计算工具不能计算抓取点时，所述控制器用于生成所述至少一个存储工具为空的指示和/或使所述抓取点计算工具不考虑至少一个片段，重新计算抓取点。
5.根据前述任意一项权利要求所述的控制设备，其特征在于，所述抓取点计算工具包括：
半径选择工具，用于选择半径大于所述吸盘端执行器半径的片段；
候选计算工具，用于基于所选择半径的片段、所述计算出的所述结构点云的法向、所述计算出的平滑的结构点云和所述计算出的所述结构点云的主曲率，计算候选抓取点；
尺寸和高度选择工具，用于基于所选片段的尺寸和所述所选片段距所述存储工具下表面的距离，选择计算出的候选抓取点的片段；
排序工具，用于基于所述计算出的所述结构点云的主曲率，根据候选抓取点的邻域平坦度，排序所选择尺寸和高度的片段，还能够为所述机器人系统选择抓取点。
6.根据权利要求5所述的控制设备，其特征在于，所述半径选择工具包括：
形心寻找工具，用于定位每个片段中的形心；
距离计算工具，用于计算每个片段中片段形心与所述片段边界上距所述形心最远的点之间的距离；以及
距离阈值化工具，用于确定计算出的距离是否大于所述吸盘端执行器的半径。
7.根据权利要求5或6所述的控制设备，其特征在于，所述候选计算工具包括：
阈值计算工具，用于按所有所述所选片段的所有主曲率范数的预定百分位数计算主曲率阈值；
选择工具，用于基于是否有下列各项中至少一项来选择候选抓取点：
候选抓取点到其片段边界的距离大于预定阈值，
所述候选抓取点的主曲率范数小于所述阈值计算工具计算出的阈值，
所述候选抓取点的所述法向和所述至少一个存储工具下表面的法向之间的角小于预定阈值，以及
所述候选抓取点到其片段的形心的距离小于预定阈值；
大片段丢弃工具，用于计算在表面上测量的所选候选抓取点的每个片段的形心到其边界点之间的距离的最小值，用于基于计算出的距离生成平均距离，还用于选择计算出的距离小于计算出的平均值乘以预定值的片段；以及
倾斜表面区域检测工具，用于计算所选候选抓取点的法向和所述至少一个存储工具的所述下表面的法向之间的角，基于计算出的角生成角阈值，还用于选择计算出的角小于计算出的角阈值的片段。
8.根据权利要求5至权利要求7中任意一项所述的控制设备，其特征在于，所述尺寸和高度选择工具包括：
平均高度和尺寸计算工具，用于计算所述至少一个存储工具下表面到每个片段的平均距离，所述每个片段包括由所述抓取点计算工具所选的候选抓取点；用于计算所述至少一个存储工具下表面到所有片段的平均距离，所述所有片段包括由所述抓取点计算工具所选的候选抓取点；用于计算包括由所述抓取点计算工具所选的候选抓取点的每个片段的平均尺寸，用于计算包括由所述抓取点计算工具所选的候选抓取点的所有片段的平均尺寸；
高度和尺寸阈值化工具，用于选择：到所述至少一个存储工具的所述下表面而计算出的平均距离大于所有片段的到所述至少一个存储工具的所述下表面的计算出的平均距离百分位数的片段，和/或计算出的平均尺寸大于所有片段的计算出的平均尺寸乘以预定因子的片段。
9.根据权利要求5至权利要求8中任意一项所述的控制设备，其特征在于，所述排序工具包括：
平坦度计算工具，用于基于所述片段中每个点的主曲率范数以及所述候选抓取点与所述片段点之间的距离，确定所述候选抓取点子集内每个点的平坦度等级；
均衡工具，用于调整所有所述候选抓取点子集的平坦度等级分布；
加权工具，用于相对所述候选抓取点所在片段的形心，来加权每个均衡的平坦度等级；以及
平坦度选择工具，用于从所选片段选择具有最大加权平坦度等级的候选抓取点。
10.根据前述任意一项权利要求所述的控制设备，其特征在于，所述分割工具包括：
结构点云计算工具，用于计算所述结构点云的法向、平滑的结构点云、所述结构点云的第一和第二导数、所述结构点云的主曲率，以及置信图；
图像计算工具，用于根据计算出的第一导数、最大主曲率和所述置信图，计算可分割图像；以及
播种工具，用于生成种子片段。
11.根据权利要求10所述的控制设备，其特征在于，所述结构点云计算工具和所述表面计算工具一体形成。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的控制设备，其特征在于，所述结构点云计算工具用于通过拟合多项式到预定半径的结构点云窗口的一维切片，计算所述结构点云的法向、平滑的点云、所述结构点云的第一和第二导数、所述结构点云的主曲率，以及置信图。
13.根据权利要求10至权利要求12中任意一项所述的控制设备，其特征在于，所述图像计算工具用于按下列各项计算所述可分割图像的像素级积：最大主曲率图像的均衡否定、结构点云梯度范数图像的均衡否定，以及置信图的像素级幂，其中
最大主曲率图像的所述均衡否定包括结构点云低谷处的最小值和高峰处的最大值，以及
结构点云梯度范数图像的所述均衡否定包括陡峭表面上的最小值和水平表面上的最大值。
14.根据权利要求10至权利要求13中任意一项所述的控制设备，其特征在于，所述播种工具用于通过识别可分割图像的区域生成种子片段，其中可分割图像的可分割图像值超过预定阈值。
15.根据权利要求10至权利要求14中任意一项所述的控制设备，还包括限制工具，所述限制工具用于对每一播种片段的边界施加限制，超出所述限制所述片段就无法扩展。
16.根据权利要求10至权利要求15中任意一项所述的控制设备，还包括：
生长工具，用于使所述种子片段扩展；以及
合并工具，用于合并扩展片段。
17.根据权利要求16所述的控制设备，其特征在于，所述合并工具用于在以下情况下合并两个扩展片段：
当两个扩展片段之间的界面长度与两个扩展片段的周边长度之比大于预定阈值时；以及
当图像值沿所述界面的分布类似于图像值在所述两个片段内的分布时。
18.一种系统，包括：
结构点云生成器，用于生成至少一个存储工具的结构点云，所述至少一个存储工具包括至少一个物品；
机器人系统，包括吸盘端执行器，用于从所述至少一个存储工具抓取至少一个物品；以及
根据前述任意一项权利要求的控制设备，用于基于计算出的抓取点控制所述机器人系统。
19.一种杂货店商品包装系统，包括：
第一存储工具，用于存储为相同产品的大量物品...
【专利技术属性】
技术研发人员：格雷汉姆·戴肯，奥塞姆沃茹·佩德罗，
申请(专利权)人：奥卡多创新有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。