一种物流搬运机器人的抓取感知及控制方法技术

本发明专利技术属于机器人控制技术领域，具体涉及一种物流搬运机器人的抓取感知及控制方法。本发明专利技术包括设定识别摄像机识别范围内的期望域；计算所有垂直运动模糊规则输出结果的标准差；构建垂直运动模糊规则集合；确定水平推进器的控制电压和垂直推进器的控制电压；抓取目标后判断搬运机器人是否完成对目标的抓取等。本发明专利技术提供了一个完整的、在复杂环境中完成对目标检测识别并引导机器人作业并实现准确抓取指定目标的感知及控制方法，能够实现对目标的连续稳定跟踪和自主精确抓取，具有识别准确、智能程度高、抓取效率高、作业成本低等优点。作业成本低等优点。作业成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种物流搬运机器人的抓取感知及控制方法


[0001]本专利技术属于机器人控制
，具体涉及一种物流搬运机器人的抓取感知及控制方法。

技术介绍

[0002]随着网购平台运输链的不断完善，用于储存货物的货仓逐步实现自动化搬运分拣，搬运货物机器人的发展突飞猛进。能够抓取货物，移动货物到指定位置的机器人的精准感知和控制，一直是本领域技术人员需要持续研发的技术。
[0003]经过系统检索，与本专利技术相近似的技术为专利申请号201880087094.7的《机器人的运动控制方法、机器人及机器人运动控制系统》以及中国矿业大学2018年由王子昂发表的《坩埚搬运机器人的设计与研究》。上述对比技术公开了一种获取机器人所参考的坐标系，根据该初始参数以及在转换完成后机器人的工具坐标系相对于第二参考坐标系的目标参数，从而控制机器人运动的方法，在ADAMS多体动力学仿真平台上建立机器人模型，采用三阶三角贝兹方程驱动函数对搬运机器人动作的平稳性和安全性进行研究，提升坩埚拾取的准确性以及系统运动过程的平稳性。然而上述方法仍然依靠控制人员对路径规划、目标搜寻、搬运指令等进行干预，自动化水平有限，未涉及到解耦中对密封预紧力和机械手运动的环境阻力的区别，因此精准性仍有待提高。同时，现有技术没有一个完整的感知目标后向前逼近并抓取目标的完成方法，通常将这两个动作通过两种方法执行，缺少彼此的连接，也因此削弱了抓取的精确性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种操作控制更精细、准确的物流搬运机器人的感知及控制方法。<br/>[0005]本专利技术的目的是这样实现的：
[0006]一种物流搬运机器人的感知及控制方法，所述的物流搬运机器人包括运动模块、目标抓取模块、视觉感知模块、模糊逼近控制模块和信息处理模块；所述的运动模块包括水平推进器和垂直推进器；所述的视觉感知模块包括布置在目标抓取模块上的识别摄像机；包括如下步骤：
[0007](1)设定识别摄像机识别范围内的期望域，在期望域内选择m个期望点；获取抓取目标对于各期望点的位置状态误差集δ＝(δ
x
，δ
y
)；其中，δ
x
为抓取目标水平位置的状态误差集，δ
x
＝(ε
x1
,ε
x2
,
…
,ε
xm
)；δ
y
为抓取目标垂直位置的状态误差集，δ
y
＝(ε
y1
,ε
y2
,
…
,ε
ym
)；ε
xm
为抓取目标水平位置的状态误差，ε
ym
为抓取目标垂直位置的状态误差；x代表抓取目标水平位置，y代表抓取位置垂直位置；
[0008](2)将抓取目标相对于参考点的位置状态误差集δ输入到模糊逼近控制模块中，在逼近控制模块中植入m
x
个水平运动的模糊规则和m
y
个垂直运动的模糊规则；将抓取目标水平位置的状态误差集δ
x
输入到所有水平运动模糊规则中，获取各水平运动模糊规则的输出
结果结果计算所有水平运动模糊规则输出结果的标准差σ
x
；将抓取目标垂直位置的状态误差集δ
y
输入到所有垂直运动模糊规则中，获取各垂直运动模糊规则的输出结果输入到所有垂直运动模糊规则中，获取各垂直运动模糊规则的输出结果并计算所有垂直运动模糊规则输出结果的标准差σ
y
；
[0009](3)计算所有水平运动模糊规则的激活强度的上界和下界和下界为水平运动模糊规则的激活强度，构建水平运动模糊规则集合计算所有垂直运动模糊规则的激活强度的上界和下界和下界为垂直运动模糊规则的激活强度，构建垂直运动模糊规则集合
[0010](3.1)计算抓取目标水平位置的状态误差集δ
x
中抓取目标水平位置的状态误差ε
xi
对应每一个水平运动模糊规则的高斯主隶属度函数的上界和下界f(ε
xi
,α,σ
x
)；
[0011][0012][0013]其中，α1和α2为系统设置的常数集合，α1&lt;α2；；
[0014](3.2)计算抓取目标垂直位置的状态误差集δ
y
中抓取目标垂直位置的状态误差ε
yi
对应每一个垂直运动模糊规则的高斯主隶属度函数的上界和下界f(ε
yi
,α,σ
y
)；
[0015][0016][0017](3.3)计算所有水平运动模糊规则的激活强度的上界和下界构建水平
运动模糊规则集合
[0018][0019][0020](3.4)计算所有垂直运动模糊规则的激活强度的上界和下界构建垂直运动模糊规则集合
[0021][0022][0023](4)通过水平运动模糊规则集合和垂直运动模糊规则集合确定水平推进器的控制电压U
x
和垂直推进器的控制电压U
y
；
[0024][0025][0026][0027][0028][0029][0030]其中，lc
x
和rc
x
分别为水平运动模糊集合高斯主隶属度函数的左右交叉点；lc
y
和rc
y
分别为垂直运动模糊集合高斯主隶属度函数的左右交叉
点；
[0031](5)水平推进器的控制电压U
x
和垂直推进器的控制电压U
y
传输到运动模块中，确认目标始终保持在视野的安全区域内并逐步靠近；抓取目标后判断搬运机器人是否完成对目标的抓取；若未完成抓取，则重新执行步骤(1)；若完成抓取，本流程结束，继续执行后续流程。
[0032]所述抓取目标的步骤包括：
[0033](5.1)目标抓取模块在执行对作业目标的无损抓取时，信息处理模块获取目标抓取模块因形变产生的电信号，根据目标抓取模块受到的力向量与输出的电压关系，获取竖直方向的抓取力矩M
Zs
；
[0034](5.2)计算抓取过程中作用机械手的阻力矩M
zn
；
[0035][0036]其中，ρ为空气密度；n
z
为机械手的手指数；C
zn
为阻力系数；r
nj
为机械手指的第nj个指节等效柱体的半径；l1为第n
z
个机械手指的第n
j
个指节的等效柱体的长度；
[0037](5.3)计算传动系统与机械手指轴套的摩擦力矩；
[0038][0039]其中，F
cd
为传动系统的主动张力；μ
k
为传动系统的摩擦系数；R
z
为轴套半径；
[0040](5.4)计算目标的抓取力矩，完成对目标抓取模块的控制力感知；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种物流搬运机器人的感知及控制方法，所述的物流搬运机器人包括运动模块、目标抓取模块、视觉感知模块、模糊逼近控制模块和信息处理模块；所述的运动模块包括水平推进器和垂直推进器；所述的视觉感知模块包括布置在目标抓取模块上的识别摄像机；其特征在于，包括如下步骤：(1)设定识别摄像机识别范围内的期望域，在期望域内选择m个期望点；获取抓取目标对于各期望点的位置状态误差集δ＝(δ
x
，δ
y
)；其中，δ
x
为抓取目标水平位置的状态误差集，δ
x
＝(ε
x1
,ε
x2
,
…
,ε
xm
)；δ
y
为抓取目标垂直位置的状态误差集，δ
y
＝(ε
y1
,ε
y2
,
…
,ε
ym
)；ε
xm
为抓取目标水平位置的状态误差，ε
ym
为抓取目标垂直位置的状态误差；x代表抓取目标水平位置，y代表抓取位置垂直位置；(2)将抓取目标相对于参考点的位置状态误差集δ输入到模糊逼近控制模块中，在逼近控制模块中植入m
x
个水平运动的模糊规则和m
y
个垂直运动的模糊规则；将抓取目标水平位置的状态误差集δ
x
输入到所有水平运动模糊规则中，获取各水平运动模糊规则的输出结果i
x
＝1,2,
…
,m
x
；计算所有水平运动模糊规则输出结果的标准差σ
x
；将抓取目标垂直位置的状态误差集δ
y
输入到所有垂直运动模糊规则中，获取各垂直运动模糊规则的输出结果i
y
＝1,2,
…
,m
y
，并计算所有垂直运动模糊规则输出结果的标准差σ
y
；(3)计算所有水平运动模糊规则的激活强度的上界和下界和下界为水平运动模糊规则的激活强度，构建水平运动模糊规则集合计算所有垂直运动模糊规则的激活强度的上界和下界和下界为垂直运动模糊规则的激活强度，构建垂直运动模糊规则集合(4)通过水平运动模糊规则集合和垂直运动模糊规则集合确定水平推进器的控制电压U
x
和垂直推进器的控制电压U
y
；；；；；
其中，lc
x
和rc
x
分别为水平运动模糊集合高斯主隶属度函数的左右交叉点；lc
y
和rc
y
分别为垂直运动模糊集合高斯主隶属度函数的左右交叉点；(5)水平推进器的控制电压U
x
和垂直推进器的控制电压U
y
传输到运动模块中，确认目标始终保持在视野的安全区域内并逐步靠近；抓取目标后判断搬运机器人是否完成对目标的抓取；若未完成抓取，则重新执行步骤(1)；若完成抓取，本流程结束，继续执行后续流程。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：