一种机器人拨盖方法及机器人技术

本申请公开了一种机器人拨盖方法及机器人，可应用于人工智能领域，可扩展机器人在汽车充电、家庭服务和智慧物流等领域的应用，包括：首先机器人通过视觉系统获取第一点云数据，并根据第一点云数据得到盖板转轴的第一参数(转轴轴向和转轴位置)及盖板边缘上目标点的第二参数(目标点位置)；之后对第一参数和第二参数进行校验，在二者均通过校验的情况下，根据第一参数及第二参数执行拨盖操作。本申请方法将盖板的转轴位置、形状等几何参数转换为数学参数(即第一参数和第二参数)进行描述，机器人通过视觉系统提取盖板的数学参数，并对获取到的数学参数的准确性进行校验，校验成功后执行力控拨盖操作，从而提高了拨盖的成功率，避免损坏盖板。避免损坏盖板。避免损坏盖板。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人拨盖方法及机器人


[0001]本申请涉及机器人领域，尤其涉及一种机器人拨盖方法及机器人。

技术介绍

[0002]盖板是日常生活中常见的一类开启装置，常见的盖板有汽车油箱盖板、汽车充电口盖板、纸盒箱子盖、马桶盖等。机器人具有拨开盖板的能力，能够扩展机器人在汽车充电、家庭服务和智慧物流等领域的应用。
[0003]机器人完成拨盖任务需要机器人能够准确获得盖板的转轴位置、形状、初始开角等几何参数，其中，转轴位置决定了拨盖时机器人的末端执行器的移动方向，形状和初始开角决定了机器人的末端执行器与盖板接触的位置和姿态。但是受限于机器人视觉系统的感知能力，通过静态的图片或点云数据准确识别盖板的转轴位置、形状和初始开角信息非常困难。
[0004]因此在当前机器人拨盖任务中，普遍是固定这几个几何参数中的数个来降低视觉系统的识别难度，几何参数固定使得拨盖机器人只能完成特定盖板的拨开。目前，拨盖机器人只应用在流水线上拨开几何参数固定不变的盖板，或者是依赖于操作员人工获取盖板的几何参数并远程操作机器人完成拨盖，无法实现对通用盖板的拨开。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种机器人拨盖方法及机器人，用于将盖板的转轴位置、形状等几何参数转换为数学参数(即第一参数和第二参数)进行描述，机器人通过视觉系统提取盖板的数学参数，并对获取到的数学参数的准确性进行实时校验，校验成功后执行力控拨盖操作，因此可拨开任意形状、尺寸的通用盖板，在使用上更加灵活，且提高了拨盖的成功率，避免损坏盖板。
[0006]基于此，本申请实施例提供以下技术方案：
[0007]第一方面，本申请实施例首先提供一种机器人拨盖方法，可用于人工智能领域中，可扩展机器人在汽车充电、家庭服务和智慧物流等领域的应用，该方法具体可以包括：首先，机器人可以通过视觉系统获取该视觉系统在当前位置处感知范围内的点云数据，在该当前位置处获取到的点云数据可称为第一点云数据。视觉系统可以部署于该机器人上，也可以不部署于该机器人(如，基于无线通信方式进行点云数据的传递)，具体本申请对此不做限定。机器人通过视觉系统获取当前感知范围内的第一点云数据之后，将进一步根据该第一点云数据得到盖板转轴的数学参数(可称为第一参数)以及盖板边缘上目标点的数学参数(可称为第二参数)，其中，目标点是指盖板边缘上满足预设要求的点，所述第一参数包括盖板转轴的轴向信息(即转轴方向)以及盖板转轴的位置信息(即转轴的位置)，所述第二参数则包括目标点的位置信息(即目标点处于盖板边缘的位置)。机器人在获取到盖板转轴的第一参数以及盖板边缘上目标点的第二参数之后，对该第一参数以及第二参数进行实时校验，并在第一参数和第二参数均通过校验的情况下，机器人才认为已经获取到正确的盖
板参数，之后根据该第一参数以及第二参数，通过力控系统执行拨盖操作。
[0008]在本申请上述实施方式中，将盖板的转轴位置、形状等几何参数转换为数学参数(即第一参数和第二参数)进行描述，机器人通过视觉系统提取盖板的数学参数，并对获取到的数学参数的准确性进行实时校验，校验成功后执行力控拨盖操作，因此可拨开任意形状、尺寸的通用盖板，在使用上更加灵活，且提高了拨盖的成功率，避免损坏盖板。
[0009]在第一方面的一种可能的实现方式中，第一参数和第二参数可能各自需要校验多次才能通过，因此，在当前校验过程中，若第一参数和/或第二参数没有通过校验，则机器人会调整自身当前所处位置(视觉系统部署在机器人上的情况)，或通过无线通信方式指示视觉系统调整自身当前所处位置(视觉系统不部署在机器人上的情况)，并在调整后的当前位置，通过视觉系统获取第二点云数据，由于调整后的位置与之前的位置不同，也就意味着第二点云数据与所述第一点云数据是由视觉系统在不同位置获取到的，之后，将第一点云数据和第二点云数据作为新的第一点云数据，重复执行所述根据所述第一点云数据得到盖板转轴的第一参数及之后的步骤，直至第一参数和第二参数均通过校验，最后，再根据第一参数以及第二参数执行拨盖操作。
[0010]在本申请上述实施方式中，具体阐述了当校验没通过时，说明获得的第一参数和第二参数还不够准确，需要在不同位置处重新获取第二点云数据，并将第二点云数据融合到第一点云数据中进行参数调整，由于点云数据增多了，获取位置也不同，因此得到的参数会越来越精确。
[0011]在第一方面的一种可能的实现方式中，根据第一点云数据得到盖板转轴的第一参数的方式可以是：首先，根据第一点云数据得到盖板所在的第一平面以及背景板所在的第二平面，由于盖板和背景板是通过转轴连接，因此，盖板所在的第一平面与背景板所在的第二平面相交的相交线就是所述盖板转轴所处的位置和方向(即第一参数)。但需要注意的是，这种确定第一参数的方式一般适用于得到的点云数据清晰的情况，即基于第一点云数据能比较清楚的区分背景点云平面与盖板点云平面，这样两个平面之间的相交线才能位置清晰、方向明确。
[0012]在本申请上述实施方式中，具体阐述了根据第一点云数据得到盖板转轴的第一参数的一种实现方式，具备可实现性。
[0013]在第一方面的一种可能的实现方式中，根据第一点云数据得到盖板转轴的第一参数的方式还可以是：先基于盖板的法向量(可称为第一法向量)以及背景板的法向量(可称为第二法向量)确定与这两个法向量均垂直的方向为盖板转轴的轴向，再基于盖板所在的第一平面以及背景板所在的第二平面的相交位置确定该转轴的位置。具体地，首先，机器人可以根据得到的第一点云数据区分出属于盖板的点云图像(可称为第一点云图像)以及属于背景板的点云图像(可称为第二点云图像)，再根据第一点云图像以及第二点云图像分别得到盖板的第一法向量以及背景板的第二法向量，由于盖板转轴一定是垂直于盖板法向量以及背景板法向量的，因此，与盖板的第一法向量以及背景板的第二法向量均垂直的方向就为盖板转轴的轴向(即轴向信息)；此外，在基于得到的第一点云数据区分出属于盖板的第一点云图像以及属于背景板的第二点云图像之后，也就能确定第一点云图像所在的第一平面以及所述第二点云图像所在的第二平面，根据这两个平面的相交位置就可确定该转轴的位置信息。
[0014]在本申请上述实施方式中，具体阐述了根据第一点云数据得到盖板转轴的第一参数的另一种实现方式，具备灵活性，并且这种确定第一参数的方式可适用任何情形，更具普适性。
[0015]在第一方面的一种可能的实现方式中，根据第一点云图像以及第二点云图像分别得到盖板的第一法向量以及背景板的第二法向量的方式具体可以是：首先，分别对第一点云图像以及第二点云图像进行法向量滤波，得到第一滤波结果和第二滤波结果，接着对得到的第一滤波结果和第二滤波结果分别进行聚类，其中，对第一滤波结果进行聚类得到的聚类中心点就为盖板的第一法向量的方向，类似地，对第二滤波结果进行聚类得到的聚类中心点就为背景板的第二法向量的方向。
[0016]在本申请上述实施方式中，具体阐述了根据第一点云图像以及第二点云图像分别得到盖板的第一法向量以及背景板的第二法向量的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人拨盖方法，其特征在于，包括：通过视觉系统获取第一点云数据；根据所述第一点云数据得到盖板转轴的第一参数，并根据所述第一点云数据得到所述盖板边缘上目标点的第二参数，所述第一参数包括所述转轴的轴向信息以及所述转轴的位置信息，所述第二参数包括所述目标点的位置信息；对所述第一参数进行校验，并对所述第二参数进行校验；在所述第一参数和所述第二参数均通过校验的情况下，根据所述第一参数以及所述第二参数执行拨盖操作。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述第一参数和/或所述第二参数没有通过校验的情况下，通过所述视觉系统获取第二点云数据，所述第二点云数据与所述第一点云数据由所述视觉系统在不同位置获取到；将所述第一点云数据和所述第二点云数据作为新的第一点云数据，重复执行所述根据所述第一点云数据得到盖板转轴的第一参数及之后的步骤，直至所述第一参数和所述第二参数均通过校验。3.根据权利要求1
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2中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一点云数据得到盖板转轴的第一参数包括：根据所述第一点云数据得到所述盖板所在的第一平面以及背景板所在的第二平面；根据所述第一平面以及所述第二平面的相交线得到所述盖板转轴的第一参数。4.根据权利要求1
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2中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一点云数据得到盖板转轴的第一参数包括：根据所述第一点云数据得到所述盖板的第一点云图像以及背景板的第二点云图像；根据所述第一点云图像以及所述第二点云图像分别得到所述盖板的第一法向量以及所述背景板的第二法向量；根据所述第一法向量以及所述第二法向量得到所述盖板转轴的轴向信息；根据所述第一点云图像所在的第一平面以及所述第二点云图像所在的第二平面得到所述盖板转轴的位置信息。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一点云图像以及所述第二点云图像分别得到所述盖板的第一法向量以及所述背景板的第二法向量包括：分别对所述第一点云图像以及所述第二点云图像进行法向量滤波，得到第一滤波结果以及第二滤波结果；分别对所述第一滤波结果以及所述第二滤波结果聚类，得到所述盖板的第一法向量以及所述背景板的第二法向量。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述第一参数进行校验包括：通过机器人的末端执行器向第一接触点施加第一方向力、第二方向力以及第三方向力，其中，第一方向力为沿所述盖板转轴径向的力，所述第二方向力为与所述盖板转轴轴向垂直的力，所述第三方向力为与所述第二方向力不同方向的力，所述第一接触点为所述末端执行器与所述盖板之间的接触点；
当所述末端执行器在所述第二方向力作用下的加速度与在所述第三方向力作用下的加速度的比值达到第一预设阈值，则确定所述第一参数通过校验。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述末端执行器在所述第二方向力作用下的加速度与在所述第三方向力作用下的加速度的比值未达到所述第一预设阈值，则确定所述第一参数没有通过校验。8.根据权利要求6
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7中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二方向力与所述第三方向力的大小差异在预设范围内。9.根据权利要求1
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8中任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述第二参数进行校验包括：控制机器人的末端执行器以平行第一法向量的朝向、沿第一线段的延长线移动至目标接触力达到第二预设阈值时停止，并确定所述末端执行器与所述盖板之间的第二接触点，所述目标接触力为所述末端执行器与所述盖板接触时产生的力，所述第一法向量为所述盖板的法向量，所述第一线段的第一端点位于所述盖板转轴上，所述第二线段的第二端点为所述目标点；当所述第二接触点的位置与所述第二参数之间的差异小于第三预设阈值，则确定所述第二参数通过校验。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述第二接触点的位置与所述第二参数之间的差异不小于所述第三预设阈值，则确定所述第二参数没有通过校验。11.根据权利要求1
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10中任一项所述的方法，其特征在于，所述目标点包括：所述盖板边缘上距离所述盖板转轴最远的点。12.根据权利要求1
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11中任一项所述的方法，其特征在于，所述视觉系统至少包括如下任意一种：深度相机、激光雷达。13.根据权利要求1
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12中任一项所述的方法，其特征在于，所述盖板至少包括如下任意一种：马桶盖、车辆充电盖、车辆油箱盖、车辆引擎盖、井盖、箱子盖、垃圾箱盖。14.一种机器人，其特征在于，包括：第一获取模块，通过视觉系统获取第一点云数据；第二获取模块，用于根据所述第一点云数据得到盖板转轴的第一参数，并根据所述第一点云数据得到所述盖板边缘上目标点的第二参数，所述第一参数包括所述转轴的轴向信息以及所述转轴的位置信息，所述第二参数包括所述目标点的位置信息；校验模块，用于对所述第一参数进行校验，并对所述第二参数进行校验；拨盖模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙文涛，王民航，贺亚农，王越，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：