基于单元(231)的占用栅格(230)来控制在基板(220)上可移动的机器人(210)，其中每个单元与某一物理对象(240、241、242)存在于单元中的占用概率相关联。根据高程图和色度图，可以如下分配占用概率：从每个单元的平均高程导出第一部分占用概率px；估计色度的分布并标识主色度值；应用规则：如果单元的色度是色度图中的主色度值之一，则当单元的色度是主色度值时，将较低的第二部分占用概率p2分配给该单元；通过合并第一部分占用概率和第二部分占用概率获取占用概率。概率获取占用概率。概率获取占用概率。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用概率占用栅格控制移动工业机器人的系统和方法
[0001]本公开涉及机器人导航领域，并且特别地，涉及用于基于表示机器人能够在其上移动的基板的概率占用栅格来控制移动工业机器人的方法和设备。
技术介绍
[0002]对于开发用于支持移动工业机器人中的控制系统的感知机制的问题，已经进行了并还在进行着大量的研究。令人满意的感知机制应该使得机器人能够在受限和有人的环境中有效地导航，同时避免破坏性的碰撞。与不同高程的其它对象、具有小尺寸的对象、透明或反射的对象、暗或黑的对象混合的对象，已知地都会给试图发现和正确评估它们的感知机制造成困难。
[0003]所谓的占用栅格或概率图，是用于对移动机器人的可导航环境建模的常用工具。占用栅格的单元利用中性概率值初始化，随后基于所获取的传感器数据进行改进。在Chr.Robbiano等人的预印本(Bayesian Learning of Occupancy Grid，从arxiv.org/abs/1911.07915检索)中讨论了基于从移动平台进行的传感器测量序列来更新这种概率图的问题。
[0004]特别针对可导航环境寻址由二维占用栅格建模的室内移动机器人应用，本公开旨在改进现有技术。
技术实现思路
[0005]一个目的是提供用于提供占用栅格以支持移动工业机器人的控制的可用的方法和设备。另一个目的是基于颜色深度传感器(特别是机器人安装的颜色深度传感器)的连续测量来使得能够进行这种占用栅格的维护和连续改进。一个特别的目的是提出适用于RGB
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D(红
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绿
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蓝加深度，即，彩色图像和深度图)测量是可用的使用情形的有效数据处理技术。
[0006]这些和其它的目的是通过根据由独立权利要求限定的本专利技术的方法和机器人控制器来实现。从属权利要求针对本专利技术的实施例。
[0007]在第一方面，一种控制在基板上可移动的工业机器人的方法包括：初始化单元的占用栅格，每个单元表示基板的一部分并且与一些物理对象存在于单元中的占用概率相关联；以及获取基板的高程图和色度图。基于高程图，计算每个单元的平均高程，并且以使得较高的第一部分占用概率对应于较大的平均高程的方式，从平均高程导出第一部分占用概率。基于色度图，估计色度的分布并且标识主要值(dominant value)，并且基于关于单元的色度、以使得如果单元的色度是主色度值之一则计算分配较低的第二部分占用概率的方式计算第二占用概率。针对每个单元，合并第一部分概率和第二部分概率，并且该结果构成分配给占用栅格中的单元的占用概率。因此，提供的占用栅格可以用作控制工业机器人的基础。
[0008]本专利技术人已经认识到，为了判断单元是空闲的还是被占用的，有利的是识别全局主色度值并且搜索以下单元：单元中单元的色度值同时属于全局主色度值并且高程值相对
较小。基于该组合的准则因此是用于构建在合理时间内收敛、产生高度精确的占用栅格、或两者，的算法的有用工具。因此，减少了机器人等待生成新占用栅格(或用于现有的占用栅格的更新)所花费的潜在的生产时钟时间。同样，机器人导航可以变得更安全和更精确。
[0009]在第二方面，提供了一种用于控制至少一个移动工业机器人的机器人控制器。该机器人控制器包括输入接口、处理电路装置和输出接口，并且它被配置为执行上述方法。
[0010]本专利技术还涉及包含指令的计算机程序，所述指令用于使计算机或特别是机器人控制器执行上述方法。计算机程序可以存储或分布在数据载体上。如这里所使用的，“数据载体”可以是诸如调制的电磁或光波的暂态数据载体，或非暂态数据载体。非暂态数据载体包括易失性和非易失性存储器，例如磁、光或固态类型的永久和非永久存储器。仍然在“数据载体”的范围内，这种的存储器可以是固定安装的或便携式的。
[0011]通常，权利要求中使用的所有术语将根据其在
中的普通含义来解释，除非在此另外明确定义。所有对“一/一种/所述元件、装置、组件、部件、步骤等”的引用。除非另外明确说明，否则将被开放地解释为涉及元件、装置、组件、部件、步骤等的至少一个实例。除非明确说明，本文公开的任何方法的步骤不必以所公开的确切顺序执行。
附图说明
[0012]现在参照附图通过示例的方式描述方面和实施例，在附图中：
[0013]图1是根据实施例的方法的流程图；
[0014]图2是适于在基板上移动的工业机器人的透视图，基板被建模为二维占用栅格，并且基板上的对象表示机器人移动的潜在障碍；
[0015]图3是根据实施例的机器人控制器的框图；
[0016]图4示出了根据颜色模型通过像素强度值的归一化(强度归一化)绿色和红色分量参数化的二维颜色空间；
[0017]图5和图6示出了划分成图4的颜色空间的编号筐的示例；以及
[0018]图7是参考根据图6的分区的示例色度图的直方图。
具体实施方式
[0019]现在将在下文中参考附图更全面地描述本公开的方面，在附图上示出了本专利技术的某些实施例。然而，这些方面可以以许多不同的形式来实施，并且不应当被解释为限制；相反，通过示例的方式提供实施例，从而本公开将是全面和完整的，并且将本专利技术的所有方面的范围完全传达给本领域技术人员。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
[0020]图2描述了可以应用本专利技术的环境。在此，工业机器人210可通过轮214、带、爪、可移动吸盘或其它推进和/或附接装置在基板220上移动。基板220可以是具有水平、倾斜或竖直取向的平面或曲面；它可以可选地配备有适合于与机器人210协作的轨道或其它移动引导件。示例基板220包括室内地面、室外地面、被预处理以促进行驶的表面等。此外，还存在物理对象，其可以充当机器人210在基板220上的移动的不同严重程度的障碍。作为示例，图2示出了与机器人210的高度相当的箱形对象240、液体池241和中等尺寸的粉状材料堆242。在这些中，液体池241通常不会妨碍机器人210的运动，因此目的是将其视为下面将描述的算法的非障碍。
[0021]障碍物的簿记依赖于占用栅格230，即，将栅格的多个单元231中的每一个与占用概率p相关联的数据结构。处于栅格索引(x，y)的单元的占用概率可以表示为p(x，y)。栅格的分辨率可以表示为单元尺寸参数w
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，其可以是0.01m到1m的量级，例如0.05m、0.10m或0.20m。对于相对较慢移动和敏感的机器人210的导航，较小的单元尺寸是优选的。在本公开中，除非另有说明，栅格索引(x，y)是指在分辨率w
res
处的离散栅格。栅格索引可以例如被表示为整数对，并且实值笛卡尔坐标(X，Y，Z)(其可以从传感器读取)可以通过在Z＝0的平面(对应于基板220)上的正交投影结合舍入操作(roundingoperation)而被转换为栅格索引(x，y)。栅格索引对应于转换坐标(X，Y，Z)的事实可以被写为(X，Y，Z)～(x，y)；注意，这是通常不可逆的秩缺陷操作本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种控制工业机器人(210)的方法(100)，所述工业机器人在基板(220)上能够移动，包括：初始化(110)单元(231)的占用栅格(230)，每个所述单元(231)表示所述基板的部分并且与某一物理对象(240)存在于所述单元中的占用概率相关联；获取(120)所述基板的高程图和色度图；基于所述高程图计算(140)每个单元的平均高程，并且导出第一部分占用概率，其中较高的第一部分占用概率对应于较大的平均高程；基于所述色度图，－估计(152)所述色度的分布，－标识主色度值，并且－基于每个单元的色度来计算(154)第二部分占用概率，其中如果所述单元的色度是所述主色度值中的一个主色度值，则较低的第二部分占用概率被分配给所述单元；针对每个单元，将所述第一部分占用概率和所述第二部分占用概率合并(160)为所述单元的占用概率；并且基于所述占用栅格来控制(170)所述工业机器人。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述高程图和所述色度图从RGB
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D传感器(211)被获取。3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：在计算所述平均高程之前，消除(130)所述高程的离群值和/或所述高程的物理上无法达到的值和/或所述基板的远程区域的高程...
【专利技术属性】
技术研发人员：波利希罗尼斯，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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