一种基于二维码的调整操作平行度的装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于二维码的调整操作平行度的装置，涉及机器人技术领域，包括

【技术实现步骤摘要】
一种基于二维码的调整操作平行度的装置与方法


[0001]本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种基于二维码的调整操作平行度的装置与方法
。

技术介绍

[0002]新一代的移动机器人系统应当具备与复杂环境交互的能力，而感知与动作控制是其中两个最为重要的能力
。
感知指的是移动机器人系统通过各类传感器设备获取外界环境信息的能力，包括摄像头
、
激光雷达等
。
动作控制指的是通过外界信息的反馈，通过深度网络
、
模型建模
、
实时建图等方式对信息进行处理，作为设计动作的基础，在保证与复杂环境实时交互的情况下，控制移动机器人完成移动
、
升降
、
识别与抓取等动作
。
在实际的任务中，往往需要将这些动作根据实地环境信息进行设计与组合，达成给定的需求，比如在移动机器人系统最为基础与核心的任务
‑
按需移动与操作目标物体
。
对于该任务而言，其目的在于按照需求移动到指定位置并与环境交互后，控制机械臂与末端工具将各类开关到指定的状态，针对移动机器人一般流程大致分为：控制
AGV(Automated Guided Vehicle
，自动导向车
)
识别环境，进行
SLAM(Simultaneous Localization And Mapping
，同步定位与建图
)
构图；控制
AGV
>移动相应目标大致区域；移动感知设备识别目标物体信息，包括位置
、
种类
、
姿态等；根据已有信息，规划机械臂运动路径与设计操作动作，控制机械臂移动到目标物体并完成相关动作；操作下一个开关
。
因此，如何准确控制机器人系统，并提供良好的信息获取基础，是实现机器人高精度操作目标物体的必要条件
。
目前，在实际的操作环境中，移动机器人系统的高精度操作仍存在以下问题：
[0003]1、
虽然目前各前沿或开源
SLAM
算法和相干的导航算法已经比较成熟与精度很高，但由于硬件条件
、
系统集成与通讯方式等方面的影响，这些算法在实际运用到
AGV
上时，无论是位置还是角度的误差都会被放大
。
目前国内室内
AGV
的固定点导航的实际精度偏差大致为：位置在
0.1
‑
0.25m
，角度在
0.1
‑
0.5rads。
另一方面，当
AGV
每次重新启动之后，二次校准也会使得地图吻合度发生一定的偏差，使得同样数据信息出现新的误差
。
[0004]2、
从传感器方面来看，虽然各类型传感器都有了一定的发展，但针对于在机器人与外界交互的场景下，仍然是用摄像头提供视觉信息与深度识别网络进行操作目标识别，能够满足多样化多种类的识别需求
。
而在实际运用中，现有的识别网络识别效果会受到，训练环境
、
实操环境
、
光亮条件以及识别角度等影响
。
因此当
AGV
定位不准时，识别角度等环境条件会发生很大的变化，大大减弱了识别的效果，尤其在开关种类多且杂的情况下
。
[0005]3、
在实际场景中，机器人高精度操作是满足安全性与稳定性的必要条件
。
以变电站巡检为例，巡检过程中所操作的变电设备均具有很高的安全系数，故对执行操作的设备有高精度与安全操作
(
如防止干涉操作
)
的要求
。
但由于
AGV
实际导航精度的问题，位置与角度的偏差会严重影响操作的精度，也会带来干涉开关操作的问题，因此需要额外的机构或者软件设计来补足这一缺失
。
[0006]因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于二维码的调整操作平行度的装置与
方法
。

技术实现思路

[0007]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是
AGV
导航不准确导致的视觉识别环境与机械臂操作环境不稳定的问题
。
[0008]专利技术人分析了现有的
AGV
导航不准确对识别与操作的影响，使得机械臂对目标物体的操作精度大大降低
。
对于导航不准确的问题，根源来源于硬件设施
、
系统布局
、
感知灵敏度与传输延时等因素导致的，算法本身已经比较准确和成熟，因此，在成本相同与限制的情况下，做不到在硬件与系统方面上的提升；对于识别角度不稳定的问题，需要将环境变化的因素
、
角度变化等都考虑进去，选取合适的深度网络，并且针对性标签各样的图片进行训练，这需要大量的时间成本与人员成本，才能达到理想的效果，并且随着场地的变更，效果也会受到影响；对于操作干涉的问题，则需要额外引入感知信息设备或者进行复杂的机械臂轨迹规划，这同样需要大量的时间成本与人员成本
。
[0009]专利技术人用
AGV
和
SLAM
相关信息作为先验信息，与放置在合适位置的二维码，结合摄像头与识别算法实时读取机械臂末端与二维码的三维空间关系，两者配合设计解算姿态算法，将所得信息综合使用对机械臂的位姿进行自适应的实时调节，使末端模块中的摄像头所在平面与目标物体所在平面保持平行，为后续的视觉识别和机械臂操作提供良好的操作环境和神经网络的目标识别环境
。
[0010]专利技术人定义目标物体是指机械臂操作的目标，包括但是不限于开关
、
旋钮
、
按钮
、
按压板，一般情况下，机械臂的操作作业包括多个目标物体
。
[0011]本专利技术的一个实施例中，提供了一种基于二维码的调整操作平行度的装置，包括：
[0012]AGV
模块，进行环境感知与安全路径规划；
[0013]机械臂模块，在给定半径中任意角度任意位置准确控制，实现高精度组合操作；
[0014]末端模块，集成抓手
、
摄像头与补光灯设备，通过联杆结构与机械臂模块相连接，直接与外界物体交互；
[0015]视觉信息处理模块，获取实时图像与深度信息，识别二维码并运行深度网络；
[0016]通信模块，使用无线通信方式进行模块间的信息交互；
[0017]总控模块，接收
AGV
模块
、
机械臂模块
、
末端模块，视觉信息处理模块通过通信模块发送的运动信息，并通过通信模块对
AGV
模块
、
机械臂模块
、
末端模块，视觉信息处理模块发出控制指令，进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于二维码的调整操作平行度的装置，其特征在于，包括：
AGV
模块，进行环境感知与安全路径规划；机械臂模块，在给定半径中任意角度任意位置准确控制，实现高精度组合操作；末端模块，集成抓手
、
摄像头与补光灯设备，通过联杆结构与所述机械臂模块相连接，直接与外界物体交互；视觉信息处理模块，获取实时图像与深度信息，识别二维码并运行深度网络；通信模块，使用无线通信方式进行模块间的信息交互；总控模块，接收所述
AGV
模块
、
所述机械臂模块
、
所述末端模块，所述视觉信息处理模块通过所述通信模块发送的运动信息，并通过所述通信模块对所述
AGV
模块
、
所述机械臂模块
、
所述末端模块，所述视觉信息处理模块发出控制指令，进行控制综合调度；所述
AGV
模块为底盘，所述视觉信息处理模块通过线缆连接所述
AGV
模块，所述机械臂模块通过联杆结构与所述
AGV
模块连接，所述末端模块通过联杆结构与所述机械臂模块相连，所述视觉信息处理模块通过线缆连接所述末端模块中的摄像头；所述
AGV
模块
、
所述机械臂模块
、
所述末端模块和所述视觉信息处理模块通过所述通信模块与所述总控模块无线通信，把各自的运动信息传输到所述总控模块，同时接受所述总控模块的控制指令
。2.
如权利要求1所述的基于二维码的调整操作平行度的装置，其特征在于，所述
AGV
模块集成
SLAM、
避障
、
自动回充
、
路径规划与导航功能
。3.
如权利要求2所述的基于二维码的调整操作平行度的装置，其特征在于，所述机械臂模块集成建模
、
正逆解
、
运动轨迹规划与运动死区功能
。4.
如权利要求3所述的基于二维码的调整操作平行度的装置，其特征在于，所述机械臂模块提供终端程序对机械臂进行控制，实现参数修改和机器臂模型模拟，所述参数修改包括机械臂参数修改
、
通信参数修改
、
安全保护参数修改，所述机器臂模型模拟包括机械臂模型显示与移动控制
。5.
如权利要求1所述的基于二维码的调整操作平行度的装置，其特征在于，所述视觉信息处理模块运行识别二维码和深度网络的程序，通过有线连接至所述末端模块中的摄像头获取实时的图像信息与深度信息
。6.
一种基于二维码的调整操作平行度的方法，使用如权利要求1‑5任一所述的基于二维码的调整操作平行度的装置，其特征在于，包括如下步骤：
S100、
构建地图，对环境信息进行
SLAM
，得到二维地图，根据目标物体的分布设置预设
AGV
点位与基本信息；
S200、
放置二维码，根据所述目标物体的分布，放置二维码，并根据所述二维码位置设置机械臂观测姿态；
S300、
粗调观测姿态，根据所述预设
AGV
点位与实际到达
AGV
点位，粗调所述机械臂观测姿态，确...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄天艺，赵黄婷，郭逸，杨根科，褚健，
申请(专利权)人：上海交通大学宁波人工智能研究院，
类型：发明
国别省市：