机器人控制方法、装置、设备和存储介质制造方法及图纸

本公开的实施例提供了一种机器人控制方法、装置、设备和计算机可读存储介质。本公开的方法针对基于非抓握操作的抓取方式利用机器人的末端执行器拦截动态目标，并在拦截到动态目标后对该动态目标进行柔顺控制，以达到末端执行器和动态目标的稳定状态，从而实现对动态目标物体的自动且稳定的抓取。通过本公开的实施例的方法能够确定针对整个动态目标抓取过程的一体化最优抓取算法，从而自动生成机器人的最优抓取轨迹和最优拦截时间，使机器人在目标抓取前结合自身运动状态合理调整抓取轨迹，提高了目标抓取的成功率，并且在拦截到动态目标后通过柔顺控制来缓解抓取过程中的接触力，使得接触过程中的冲击力变小，提高了动态目标抓取的稳定性。抓取的稳定性。抓取的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
机器人控制方法、装置、设备和存储介质


[0001]本公开涉及人工智能及机器人领域，更具体地，涉及一种机器人控制方法、装置、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]机器人抓取作为机器人领域的一项关键技术，对于实现机器人的各种操作都起着决定性的作用。对于用于喷涂、装配、焊接、搬运等用途的工业机器人，通常抓取对象是静态的，目前已经有了较成熟的技术。但随着机器人开始被应用于科学实验、家庭服务、医疗健康等其他各个领域，由于应用场景更加复杂多变，要求机器人具备更强的交互能力，打破原有的机器人在已知环境中按照固定程序重复作业的模式，抓取动态的对象也随之成为机器人的工作任务之一。研究机器人动态目标抓取操作不仅可以推动机器人抓取核心技术的发展，提升机器人的智能化水平，还能促进仿人机器人的进步。因此，研究机器人对动态目标的抓取操作具有重要意义和价值。
[0003]因此，需要一种高效的机器人控制方法，使得机器人可以快速且准确地实现动态目标抓取。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本公开通过基于非抓握操作的抓取方式，在机器人的手掌未闭合的情况下对目标物体进行动态拦截与柔顺控制，从而实现快速准确的动态目标抓取。
[0005]本公开的实施例提供了一种机器人控制方法、装置、设备和计算机可读存储介质。
[0006]本公开的实施例提供了一种机器人控制方法，包括：获取目标物体在当前时刻的当前运动信息，所述当前运动信息包括所述目标物体的位置和姿态；基于所述目标物体的当前运动信息，确定对所述目标物体的抓取信息，所述抓取信息包括对所述目标物体的拦截时刻、以及对所述目标物体的柔顺控制信息；以及基于所确定的对所述目标的抓取信息，确定对所述机器人的运动控制信息；其中，在所述拦截时刻，所述机器人的末端位置和末端姿态分别与所述目标物体的位置和姿态相同，并且所述柔顺控制信息用于在所述拦截时刻之后使所述目标物体的速度和旋转减小至零。
[0007]本公开的实施例提供了一种机器人控制装置，包括：信息获取模块，被配置为获取目标物体在当前时刻的当前运动信息，所述当前运动信息包括所述目标物体的位置和姿态；抓取确定模块，被配置为基于所述目标物体的当前运动信息，确定对所述目标物体的抓取信息，所述抓取信息包括对所述目标物体的拦截时刻、以及对所述目标物体的柔顺控制信息；以及运动控制模块，被配置为基于所确定的对所述目标的抓取信息，确定对所述机器人的运动控制信息，其中，在所述拦截时刻，所述机器人的末端位置和末端姿态分别与所述目标物体的位置和姿态相同，并且所述柔顺控制信息用于在所述拦截时刻之后使所述目标物体的速度和旋转减小至零。
[0008]本公开的实施例提供了一种机器人控制设备，包括：一个或多个处理器；以及一个
或多个存储器，其中，所述一个或多个存储器中存储有计算机可执行程序，当由所述处理器执行所述计算机可执行程序时，执行如上所述的机器人控制方法。
[0009]本公开的实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行指令，所述指令在被处理器执行时用于实现如上所述的机器人控制方法。
[0010]本公开的实施例提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行根据本公开的实施例的机器人控制方法。
[0011]本公开的实施例所提供的方法相比于传统的机器人抓取方法而言，不必执行包络式抓取，也不需要依赖于末端执行器的抓取负载和抓取尺寸，能够利用机器人的简单的末端执行器(手掌部分，例如平板)实现对无抓取点、大尺寸或大负载的动态目标物体的抓取。
[0012]本公开的实施例所提供的方法针对基于非抓握操作的抓取方式利用机器人的末端执行器拦截动态目标，并在拦截到动态目标后对该动态目标进行柔顺控制，以达到末端执行器和动态目标的稳定状态，从而实现对动态目标物体的自动且稳定的抓取。通过本公开的实施例的方法能够确定针对整个动态目标抓取过程的一体化最优抓取算法，从而自动生成机器人的最优抓取轨迹和最优拦截时间，使机器人在目标抓取前结合自身运动状态合理调整抓取轨迹，提高了目标抓取的成功率，并且在拦截到动态目标后通过柔顺控制来缓解抓取过程中的接触力，使得接触过程中的冲击力变小，提高了动态目标抓取的稳定性。此外，本公开的实施例所提供的方法通过采用基于非抓握操作的抓取方式，可以实现对无抓取点物体和大尺寸大负载的动态目标的抓取，从而适用于更广泛的应用场景和实际用途。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本公开的实施例的技术方案，下面将对实施例的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些示例性实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0014]图1A是示出根据本公开的实施例的利用计算设备控制机器人的场景示意图；
[0015]图1B是示出根据本公开的实施例的示例动态目标抓取的示意图；
[0016]图2A是示出根据本公开的实施例的机器人控制方法的流程图；
[0017]图2B是示出根据本公开的实施例的动态目标物体抓取过程的示意性流程框图；
[0018]图2C是示出根据本公开的实施例的动态目标物体抓取过程的示意图；
[0019]图3是示出根据本公开的实施例的一体化最优抓取算法中的多个性能指标之间的关联的示意图；
[0020]图4A是示出根据本公开的实施例的目标物体拦截前操作的示意图；
[0021]图4B是示出根据本公开的实施例的目标物体XY向消旋消速控制的相轨迹曲线的示意图；
[0022]图5是示出根据本公开的实施例的一体化最优抓取问题的建立的示意图；
[0023]图6是示出根据本公开的实施例的一体化最优抓取问题的示例求解的流程框图；
[0024]图7是示出根据本公开的实施例的机器人控制装置的示意图；
[0025]图8示出了根据本公开的实施例的机器人控制设备的示意图；
[0026]图9示出了根据本公开的实施例的示例性计算设备的架构的示意图；以及
[0027]图10示出了根据本公开的实施例的存储介质的示意图。
具体实施方式
[0028]为了使得本公开的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参考附图详细描述根据本公开的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是本公开的全部实施例，应理解，本公开不受这里描述的示例实施例的限制。
[0029]在本说明书和附图中，具有基本上相同或相似步骤和元素用相同或相似的附图标记来表示，且对这些步骤和元素的重复描述将被省略。同时，在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或排序。
[0030]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人控制方法，包括：获取目标物体在当前时刻的当前运动信息，所述当前运动信息包括所述目标物体的位置和姿态；基于所述目标物体的当前运动信息，确定对所述目标物体的抓取信息，所述抓取信息包括对所述目标物体的拦截时刻、以及对所述目标物体的柔顺控制信息；以及基于所确定的对所述目标的抓取信息，确定对所述机器人的运动控制信息；其中，在所述拦截时刻，所述机器人的末端位置和末端姿态分别与所述目标物体的位置和姿态相同，并且所述柔顺控制信息用于在所述拦截时刻之后使所述目标物体的速度和旋转减小至零。2.如权利要求1所述的方法，其中，基于所述目标物体的当前运动信息，确定对所述目标物体的抓取信息包括：基于所述目标物体的当前运动信息，确定所述机器人的第一性能指标、第二性能指标、第三性能指标和第四性能指标，所述第一性能指标与第一时间以及所述机器人的末端速度和末端加速度相关，所述第二性能指标与第二时间以及所述机器人的末端角速度和末端角加速度相关，所述第三性能指标和所述第四性能指标分别与第三时间和第四时间相关；以及基于所述机器人的第一性能指标、第二性能指标、第三性能指标和第四性能指标，联合地确定对所述目标物体的抓取信息。3.如权利要求2所述的方法，其中，使所述目标物体的旋转减小至零包括使所述目标物体的旋转角度和旋转角速度减小至零；其中，所述第一时间为从所述当前时刻到所述机器人的末端位置和末端速度与所述目标物体的位置和速度达到一致之间的时间，所述第二时间为从所述当前时刻到所述机器人的末端姿态与所述目标物体的姿态达到一致之间的时间，所述第三时间为从所述拦截时刻到所述目标物体沿Z方向的速度减小至零之间的时间，所述第四时间为从所述拦截时刻到所述目标物体沿X和Y方向的速度减小至零、且所述目标物体绕X轴和Y轴的旋转角度和旋转角速度减小至零之间的时间，其中，所述第一时间为从所述当前时刻到所述拦截时刻之间的时间，所述第二时间不大于所述第一时间。4.如权利要求3所述的方法，其中，基于所述机器人的第一性能指标、第二性能指标、第三性能指标和第四性能指标，联合地确定对所述目标物体的抓取信息包括：基于所述机器人的第一性能指标、第二性能指标、第三性能指标和第四性能指标，并且基于分别与所述第一性能指标、所述第二性能指标、所述第三性能指标和所述第四性能指标相对应的第一约束条件、第二约束条件、第三约束条件和第四约束条件，联合地确定对所述目标物体的抓取信息，其中，所述抓取信息对应于使所述第一性能指标、所述第二性能指标、所述第三性能指标和所述第四性能指标在满足所述第一约束条件、所述第二约束条件、所述第三约束条件和所述第四约束条件的情况下最优化的最优抓取信息。5.如权利要求4所述的方法，其中，所述第一约束条件包括与所述第一时间相关的第一等式约束，所述第一等式约束指示在所述拦截时刻所述机器人的末端位置和末端速度与所
述目标物体的位置和速度相同；第二约束条件包括与所述第二时间相关的第二等式约束，所述第二等式约束指示在所述拦截时刻所述机器人的末端姿态与所述目标物体的姿态相同；所述第三约束条件包括第三等式约束和第三不等式约束，所述第三等式约束指示所述目标物体沿Z方向的速度在所述第三时间内减小至零，所述第三不等式约束指示所述机器人对所述目标物体施加的力矩不大于所述机器人对所述目标物体的最大可施加力矩；所述第四约束条件包括第四等式约束和第四不等式约束，所述第四等式约束指示所述目标物体沿X和Y方向的速度以及绕X轴和Y轴的旋转角度和旋转角速度在所述第四时间内减小至零，所述第四不等式约束指示所述机器人的关节角加速度不大于所述机器人的最大关节角加速度。6.如权利要求3所述的方法，其中，基于所确定的对所述目标的抓取信息，确定对所述机器人的运动控制信息包括：基于所述抓取信息，确定所述第一时间、所述第二时间、所述第三时间和所述第四时间；以及基于所述第一时间、所述第二时间、所述第三时间和所述第四时间，确定对所述机器人的关节位置、关节角速度或关节角加速度中的至少一项的控制信息，以用于控制所述机器人对所述目标物体进行抓取。7.如权利要求2所述的方法，其中，基于所述目标物体的当前运动...

【专利技术属性】
技术研发人员：周诚，曹莹，郑宇，
申请(专利权)人：腾讯科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：