用于机器人智能控制的动作执行优化方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了用于机器人智能控制的动作执行优化方法及系统，涉及采摘机器人技术领域，包括：构建空间坐标系，获取目标果实坐标和采摘机器人坐标，进行控制规划获取采摘路径规划结果，控制采摘机械臂进行移动，通过视觉采集器确定目标果实坐标波动幅度，当幅度大于或等于波动幅度阈值时，获取未行路径场景特征，进行目标果实位置预测，获取目标果实坐标预测结果，对采摘路径规划结果进行优化获取采摘路径优化结果，进行动作执行调整。本发明专利技术解决了现有技术中，采摘机器人根据固定的路径进行采摘，但是深处于树枝内部的果实位置容易受到其他树枝的干扰，使得机器人无法准确采摘，导致机器人的采摘准确率、控制精度较低的技术问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
用于机器人智能控制的动作执行优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及采摘机器人
，具体涉及用于机器人智能控制的动作执行优化方法及系统。

技术介绍

[0002]随着人口增长和劳动力成本上升，传统农业生产模式面临挑战，采摘机器人的创新性在于它们能够自主地在农田中进行定向、高效的采摘操作，通过视觉识别和机械臂技术实现精准摘取，这种创新技术不仅提高了农作物的采摘效率，降低了人力成本，还减轻了农民的体力劳动负担，为农业生产实现可持续发展提供了新的可能。
[0003]而现今常用的机器人动作执行控制方法还存在着一定的弊端，现有技术中，采摘机器人根据固定的路径进行采摘，但是深处于树枝内部的果实位置容易受到其他树枝的干扰，使得机器人无法准确采摘，导致机器人的采摘准确率、控制精度较低。因此，对于机器人动作执行控制还存在着一定的可提升空间。

技术实现思路

[0004]本申请通过提供了用于机器人智能控制的动作执行优化方法及系统，旨在解决现有技术中，采摘机器人根据固定的路径进行采摘，但是深处于树枝内部的果实位置容易受到其他树枝的干扰，使得机器人无法准确采摘，导致机器人的采摘准确率、控制精度较低的技术问题。
[0005]鉴于上述问题，本申请提供了用于机器人智能控制的动作执行优化方法及系统。
[0006]本申请公开的第一个方面，提供了用于机器人智能控制的动作执行优化方法，应用于果实采摘机器人，所述果实采摘机器人包括视觉采集器，所述方法包括：构建空间坐标系，获取目标果实坐标和采摘机器人坐标；根据所述目标果实坐标和所述采摘机器人坐标进行控制规划，获取采摘路径规划结果；基于所述采摘路径规划结果控制采摘机械臂进行移动，通过视觉采集器，确定目标果实坐标波动幅度；当所述目标果实坐标波动幅度大于或等于波动幅度阈值时，获取未行路径场景特征；根据所述未行路径场景特征进行目标果实位置预测，获取目标果实坐标预测结果；根据所述目标果实坐标预测结果对所述采摘路径规划结果进行优化，获取采摘路径优化结果，对果实采摘机器人进行动作执行调整。
[0007]本申请公开的另一个方面，提供了用于机器人智能控制的动作执行优化系统，应用于果实采摘机器人，所述果实采摘机器人包括视觉采集器，所述系统用于上述方法，所述系统包括：坐标系构建模块，所述坐标系构建模块用于构建空间坐标系，获取目标果实坐标和采摘机器人坐标；控制规划模块，所述控制规划模块用于根据所述目标果实坐标和所述采摘机器人坐标进行控制规划，获取采摘路径规划结果；波动幅度获取模块，所述波动幅度获取模块用于基于所述采摘路径规划结果控制采摘机械臂进行移动，通过视觉采集器，确定目标果实坐标波动幅度；未行路径获取模块，所述未行路径获取模块用于当所述目标果实坐标波动幅度大于或等于波动幅度阈值时，获取未行路径场景特征；位置预测模块，所述
位置预测模块用于根据所述未行路径场景特征进行目标果实位置预测，获取目标果实坐标预测结果；规划结果优化模块，所述规划结果优化模块用于根据所述目标果实坐标预测结果对所述采摘路径规划结果进行优化，获取采摘路径优化结果，对果实采摘机器人进行动作执行调整。
[0008]本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：通过构建空间坐标系，并根据实时场景中的图像信息进行定位和识别，可以准确地获取目标果实和采摘机器人的坐标，实现了精确定位和识别；基于目标果实和采摘机器人的坐标，通过控制规划和路径优化，确保机器人能够按照最优的路径进行移动和操作，提高了采摘的效率和成功率；通过视觉采集器对目标果实坐标的波动幅度进行检测和分析，进一步优化路径规划和动作执行，增强了机器人的控制精度；根据未行路径场景特征进行目标果实位置预测，结合干扰树枝的信息，实现了更精确的果实位置预测和优化，提高了果实采摘的准确性。解决了现有技术中，采摘机器人根据固定的路径进行采摘，但是深处于树枝内部的果实位置容易受到其他树枝的干扰，使得机器人无法准确采摘，导致机器人的采摘准确率、控制精度较低的技术问题。
[0009]上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
[0010]图1为本申请实施例提供了用于机器人智能控制的动作执行优化方法流程示意图；图2为本申请实施例提供了用于机器人智能控制的动作执行优化方法中获取目标果实坐标和采摘机器人坐标可能的流程示意图；图3为本申请实施例提供了用于机器人智能控制的动作执行优化方法中获取采摘路径规划结果可能的流程示意图；图4为本申请实施例提供了用于机器人智能控制的动作执行优化系统可能的结构示意图。
[0011]附图标记说明：坐标系构建模块10，控制规划模块20，波动幅度获取模块30，未行路径获取模块40，位置预测模块50，规划结果优化模块60。
具体实施方式
[0012]本申请实施例通过提供用于机器人智能控制的动作执行优化方法，解决了现有技术中，采摘机器人根据固定的路径进行采摘，但是深处于树枝内部的果实位置容易受到其他树枝的干扰，使得机器人无法准确采摘，导致机器人的采摘准确率、控制精度较低的技术问题，实现了通过构建空间坐标系进行目标果实和采摘机器人的定位和识别，进而通过控制规划和路径优化，确保机器人能够按照最优的路径进行移动和操作，提高了采摘的效率和成功率，同时对目标果实坐标的波动幅度进行检测和分析，进一步优化路径规划和动作执行，达到增强了机器人的控制精度的技术效果。
[0013]在介绍了本申请基本原理后，下面将结合说明书附图来具体介绍本申请的各种非
限制性的实施方式。
实施例一
[0014]如图1所示，本申请实施例提供了用于机器人智能控制的动作执行优化方法，应用于果实采摘机器人，所述果实采摘机器人包括视觉采集器，所述方法包括：构建空间坐标系，获取目标果实坐标和采摘机器人坐标；本申请实施例提供的用于机器人智能控制的动作执行优化方法应用于果实采摘机器人，所述果实采摘机器人包括视觉采集器，所述视觉采集器用于确定目标果实坐标波动幅度。
[0015]进一步而言，如图2所示，构建空间坐标系，获取目标果实坐标和采摘机器人坐标，包括：通过所述视觉采集器进行多角度图像采集，获取目标果树图像信息；根据所述目标果树图像信息，构建三维果树模型，其中，所述三维果树模型包括树地接触面和树主干模型；以所述树地接触面的中心位置为原点坐标，基于所述原点坐标在所述树地接触面中筛选互相垂直的第一坐标轴和第二坐标轴，以所述树主干模型的主干轴线为第三坐标轴，构建所述空间坐标系，其中，所述主干轴线和所述树地接触面互相垂直；基于所述空间坐标系，对目标果实和采摘机器人进行定位，获取所述目标果实坐标和所述采摘机器人坐标。
[0016]使用视觉采集器，例如摄像头或者激光扫描仪等设备，安装在机器人上，以获得多个角度的图像。机器人通过控制视觉采集器，使其从不同的角度和位置对目标果树进行图像采集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于机器人智能控制的动作执行优化方法，其特征在于，应用于果实采摘机器人，所述果实采摘机器人包括视觉采集器，所述方法包括：构建空间坐标系，获取目标果实坐标和采摘机器人坐标；根据所述目标果实坐标和所述采摘机器人坐标进行控制规划，获取采摘路径规划结果；基于所述采摘路径规划结果控制采摘机械臂进行移动，通过视觉采集器，确定目标果实坐标波动幅度；当所述目标果实坐标波动幅度大于或等于波动幅度阈值时，获取未行路径场景特征；根据所述未行路径场景特征进行目标果实位置预测，获取目标果实坐标预测结果；根据所述目标果实坐标预测结果对所述采摘路径规划结果进行优化，获取采摘路径优化结果，对果实采摘机器人进行动作执行调整。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，构建空间坐标系，获取目标果实坐标和采摘机器人坐标，包括：通过所述视觉采集器进行多角度图像采集，获取目标果树图像信息；根据所述目标果树图像信息，构建三维果树模型，其中，所述三维果树模型包括树地接触面和树主干模型；以所述树地接触面的中心位置为原点坐标，基于所述原点坐标在所述树地接触面中筛选互相垂直的第一坐标轴和第二坐标轴，以所述树主干模型的主干轴线为第三坐标轴，构建所述空间坐标系，其中，所述主干轴线和所述树地接触面互相垂直；基于所述空间坐标系，对目标果实和采摘机器人进行定位，获取所述目标果实坐标和所述采摘机器人坐标。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述目标果实坐标和所述采摘机器人坐标进行控制规划，获取采摘路径规划结果，包括：根据所述目标果实坐标，确定关联树枝坐标点集，从所述关联树枝坐标点集中筛选机器手抓取坐标和目标果实剪枝坐标；根据所述目标果实坐标和所述采摘机器人坐标进行路径规划，获取一级路径规划结果，所述一级路径规划结果具有采摘终点坐标；根据所述采摘终点坐标和所述机器手抓取坐标进行路径规划，获取机器手抓取控制路径；根据所述采摘终点坐标和所述目标果实剪枝坐标进行路径规划，获取剪枝控制路径；将所述机器手抓取控制路径和所述剪枝控制路径添加进二级路径规划结果；将所述一级路径规划结果和所述二级路径规划结果添加进所述采摘路径规划结果。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述目标果实坐标和所述采摘机器人坐标进行路径规划，获取一级路径规划结果，包括：获取剪枝机器手最大长度和抓取机器手最大长度；以所述目标果实坐标为球心，以所述剪枝机器手最大长度为半径画球，构建剪枝域；以所述机器手抓取坐标为球心，以所述抓取机器手最大长度为半径画球，构建抓取域；获取所述剪枝域和所述抓取域的交集域，将所述交集域的任意一个坐标，设为所述采摘终点坐标；
基于所述采摘终点坐标和所述采摘机器人坐标进行路径规划，获取所述一级路径规划结果。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述采摘终点坐标和所述采摘机器人坐标进行路径规划，获取所述一级路径规划结果，包括：构建路径规划适应度函数：；其中，表征第i个路径的适应度，表征第i个路径干扰的树枝数...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，张家奇，韩笑蕾，
申请(专利权)人：浩科机器人苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：