面向工业堆叠零件的抓取方法、终端设备及可读存储介质技术

本发明专利技术提供一种面向工业堆叠零件的抓取方法、终端设备及可读存储介质，方法包括：生成堆叠场景中标准位姿摆放下的工业零件的一系列抓取位姿并获取位姿估计结果；采用可抓取性评价函数评价所述位姿估计结果，所述可抓取性评价函数表达式如下：

【技术实现步骤摘要】
面向工业堆叠零件的抓取方法、终端设备及可读存储介质
本专利技术涉及机器人抓取
，尤其涉及一种面向工业堆叠零件的抓取方法、终端设备及可读存储介质。
技术介绍
我国目前机器人领域发展迅速，抓取机器人作为其中很大一部分开始广泛应用于家庭和工业场景中，但目前在工业场景中应用抓取机器人仍有较大挑战，主要有：工业场景一般对效率和稳定性要求非常高，既要求机械臂能够高效率地抓取并转移零件，又要求整个运动过程稳定不出差错；另一方面，工业上多为堆叠场景，而无论对于计算机视觉领域识别堆叠场景，还是机器人路径规划避免碰撞，目前的研究都不成熟。抓取规划主要指在已经获得工业堆叠场景中各个工业零件位姿之后，对场景中工业零件抓取顺序和对应抓取位姿的规划。CN111243017A公开了一种基于3D视觉的智能机器人抓取方法，通过神经网络训练后能自主进行无碰撞路径规划，可以很好地适应工业拾取、分拣、装配等工作。CN106272424A公开了一种工业机器人抓取方法，通过单目相机和三维力传感器实现自适应抓取，最终可抓取散乱、倾斜放置的物品，降低工业零件空间位姿估计的难度。CN108555908B公开一种基于RGBD相机的堆叠工件姿态识别及拾取方法，可以实现对散乱堆叠、各种类型的工件的姿态识别和抓取。在工业生产中，一种常见的场景是同种零件杂乱堆放在物料箱内。通过上面三个专利信息可以看出，目前对于堆叠场景中零件的位姿估计和抓取时的路径规划已有一些方法。工业实际应用场景中，机械臂的末端执行器广泛使用多夹爪，零件的抓取顺序规划对抓取效率有重要影响，即先抓哪个工业零件，后抓哪个工业零件。目前的抓取方法一般只是按照随机顺序进行抓取，或多数只应用于实验室，并没有太关注一次拍照，多次抓取这方面的效率优化问题。本专利技术提出一个零件可抓取性的评价方法及相应装置，提高零件抓取的稳定性和效率。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的问题，提供一种面向工业堆叠零件的抓取方法、终端设备及可读存储介质。为了解决上述问题，本专利技术采用的技术方案如下所述：一种面向工业堆叠零件的抓取方法，包括如下步骤：S1：生成堆叠场景中标准位姿摆放下的工业零件的一系列抓取位姿并获取位姿估计结果；S2：采用可抓取性评价函数评价所述位姿估计结果，所述可抓取性评价函数表达式如下：其中，f1是抓取位置可达性的评价值；f2是待抓取的工业零件的相对高度的评价值；f3是待抓取的工业零件的稳定性的评价值；f4是末端执行器抓取角度的评价值；αi是对应评价值的权重参数；S3：确定抓取顺序和对应每个所述工业零件的抓取位姿。优选地，抓取位置可达性是当夹爪抓取所述工业零件时的位姿和场景中其他所述工业零件可能发生碰撞时，函数值为0；若不会发生碰撞，函数值为1；抓取位置可达性表达式定义为：优选地，待抓取的工业零件的相对高度是根据堆叠场景中的所述位姿估计结果获得所述工业零件的质心高度，计算高度差值最大的两个工业零件的高度差作为分母，以待评价的所述工业零件与质心高度最低的工业零件的高度差作为分子，表达式定义为：其中，hp、hmin、hmax分别表示待测工业零件p的质心高度，堆叠场景中工业零件的最低的质心高度、最高的质心高度。优选地，抓取稳定性表达式定义为：其中，p是待测工业零件，np是与待测工业零件接触的零件个数，nmax是所有待抓取的工业零件中与周围的工业零件接触的零件个数的最大值。优选地，末端执行器抓取角度的表达式定义为：f4(p)＝cos(Obest，Op)其中，Obest是末端执行器的最佳抓取角度，Op是末端执行器的实际抓取角度。优选地，利用场景体素化计算抓取可达性和抓取稳定性。优选地，抓取可达性计算过程包括：获得所述末端执行器最后位姿的采样点，计算末端执行器最后位姿占据的所有体素空间，则抓取可达性表达式表示为：其中，Vgrasp是末端执行器占据的体素空间，V是整个体素化空间，包含所有的体素格；Vi是第i个工业零件占据的体素空间。优选地，抓取稳定性计算过程包括：扩展待评价工业零件的包围盒，然后通过采样点获得扩展后所述工业零件表面占据的体素，计算所述体素与周围工业零件是否有交集，抓取稳定性表达式如下：其中，Yi,p表征第i个工业零件和待测工业零件p是否有相交体素。本专利技术还提供一种面向工业堆叠零件的稳定抓取的终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一所述方法的步骤。本专利技术在提高一种可读存储介质，所述可读存储介质是计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一所述方法的步骤。本专利技术的有益效果为：提供一种面向工业堆叠零件的抓取方法、终端设备及可读存储介质，通过采用可抓取性评价函数进行末端执行器的抓取位姿评价，获得最后的抓取规划结果，整个过程高效，同时兼顾了抓取时的稳定性，保证抓取时最大可能不出差错，提高了抓取的稳定性和效率，满足工业需求。进一步地，本专利技术的可抓取性评价函数考虑了抓取可达性(碰撞检测)，抓取稳定性，抓取工业零件高度，夹爪抓取角度四个方面，同时每个评价指标权重可以进行灵活调整，可以使抓取在效率和稳定性两方面得到平衡。再进一步地，可抓取性评价函数关注到了抓取稳定性评价指标，从而使得一次拍照和抓取规划可以规划出多个抓取零件，提高效率。最后，本专利技术的方法可抓取性评价函数通用性较强，对场景中的工业零件形状没有特殊限制。附图说明图1是本专利技术实施例中一种面向工业堆叠零件的抓取方法的示意图。图2是本专利技术实施例中一种面向工业堆叠零件的抓取系统的示意图。图3是本专利技术实施例中抓取工业零件的流程的示意图。图4是本专利技术实施例中工业零件的抓取位姿生成方式示意图。图5是本专利技术实施例中面向工业堆叠零件的抓取方法规划部分的流程图。图6是本专利技术实施例中抓取角度示意图。图7(a)是本专利技术实施例中工业零件标注位姿采样点的示意图。图7(b)是本专利技术实施例中工业零件初始化体素模型的示意图。图7(c)是本专利技术实施例中工业零件最终体素模型的示意图。具体实施方式为了使本专利技术实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向工业堆叠零件的抓取方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：生成堆叠场景中标准位姿摆放下的工业零件的一系列抓取位姿并获取位姿估计结果；/nS2：采用可抓取性评价函数评价所述位姿估计结果，所述可抓取性评价函数表达式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种面向工业堆叠零件的抓取方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：生成堆叠场景中标准位姿摆放下的工业零件的一系列抓取位姿并获取位姿估计结果；
S2：采用可抓取性评价函数评价所述位姿估计结果，所述可抓取性评价函数表达式如下：



其中，f1是抓取位置可达性的评价值；f2是待抓取的工业零件的相对高度的评价值；f3是待抓取的工业零件的稳定性的评价值；f4是末端执行器抓取角度的评价值；αi是对应评价值的权重参数；
S3：确定抓取顺序和对应每个所述工业零件的抓取位姿。


2.如权利要求1所述的面向工业堆叠零件的抓取方法，其特征在于，抓取位置可达性是当夹爪抓取所述工业零件时的位姿和场景中其他所述工业零件可能发生碰撞时，函数值为0；若不会发生碰撞，函数值为1；抓取位置可达性表达式定义为：





3.如权利要求2所述的面向工业堆叠零件的抓取方法，其特征在于，待抓取的工业零件的相对高度是根据堆叠场景中的所述位姿估计结果获得所述工业零件的质心高度，计算高度差值最大的两个工业零件的高度差作为分母，以待评价的所述工业零件与质心高度最低的工业零件的高度差作为分子，表达式定义为：



其中，hp、hmin、hmax分别表示待测工业零件p的质心高度，堆叠场景中工业零件的最低的质心高度、最高的质心高度。


4.如权利要求3所述的面向工业堆叠零件的抓取方法，其特征在于，抓取稳定性表达式定义为：



其中，p是待测工业零件，np是与待测工业零件接触的零件个数，nmax是所有待抓取的工业零件中与周围的工业零件接触的零件个数的最大值。


5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾龙，赵嘉宇，刘冠宏，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44