[發明專利]服務機器人抓取引導系統及其方法

無效

• 申請號: 200910050781.4
• 申請日: 2009-05-07
• 公開（公告）號: CN101559600A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 曹其新;楊揚;張鎮;羅偉杭;陳培華
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B25J13/00
• 分類號: B25J13/00;G01C21/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種機器人技術領域的系統及其方法，具體是一種服務機器人抓取引導系統及其方法。

背景技術

自1954年美國人Devol提出工業機器人的概念并申請專利以來，機器人技術的發展經歷了三個階段，第一階段的機器人是應用于結構化環境下的示教再現型機械臂，沒有傳感裝置，只能完成既定重復性工作，不能感知環境信息并做出響應；第二階段的機器人裝備了一些傳感器，比如力傳感器，能夠與環境發生簡單的交互，但機器人不具備智能；第三階段的機器人裝備了多種傳感器，比如視覺傳感器、激光傳感器、聲納傳感器等，并能夠對多種傳感器的信息進行融合處理，顯示出一定的智能。隨著機器人傳感技術和信息融合處理技術的發展，機器人技術發展的趨勢是從結構化環境發展到非結構化環境，從工業進入家庭。

家庭服務機器人通常應具備一定的人機交互功能，自主移動功能和物體識別功能，能夠根據人的指令，自主移動到指定位置點，拾取指定物體。機器人自主移動一般通過機器視覺實現。中國專利公開號CN?101308023A，公開日2008年11月19日，專利名稱：基于異構視覺傳感器系統的導航裝置和方法，公開了一種機器人技術領域的基于異構視覺傳感器系統的導航裝置和方法，裝置由立體視覺傳感器和全維視覺傳感器結合而成，將全局路徑規劃和局部避障規劃有機結合，可實現移動機器人在未知環境下由起始點自主運動到給定的目標點。

經對現有技術文獻的檢索發現，中國專利授權號CN?100352623C，授權日2007年12月5日，專利名稱：一種自動拾取物體的智能移動機器人控制裝置及方法，公開了一種用于半結構化環境或非結構化環境下自動拾取物體的智能移動機器人控制裝置及方法，通過視覺自動獲取目標，自主動態生成路徑規劃，并將運動信息反饋到圖像處理模塊，構成視覺閉環運動控制，到達目標位置和目標姿態。但由于光照變化、遮擋等因素，基于視覺的物體識別在實際應用過程中效果較差，識別能力有限，識別準確率較低。而近年來興起的無線射頻識別技術(RFID)，利用射頻信號通過空間耦合實現無接觸信息傳遞，能夠自動識別目標對象并獲取相關數據，識別過程無須人工干預，已廣泛應用于零售、物流等產業。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提出一種基于機器視覺與RFID傳感信息融合的服務機器人抓取引導系統及其方法，利用機器視覺實現移動機器人的定位和導航，利用RFID實現待拾取物品的識別，充分利用兩種傳感器的長處，為移動機器人智能取物提供充足信息。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明所涉及的服務機器人抓取引導系統包括圖像采集裝置，射頻感應收發裝置，視覺與射頻信息融合處理裝置。其中：圖像采集裝置安裝于機器人頭部，將采集的移動機器人周圍的全景視覺信息發送給視覺與射頻信息融合處理裝置，射頻感應收發裝置將讀取的射頻信息發送給視覺給射頻信息融合處理裝置；視覺與射頻信息融合處理裝置安裝在機器人的車體上，分別與圖像采集裝置和射頻感應收發裝置相連。

所述的圖像采集裝置包含：全景CCD攝像機，圖像采集卡。全景CCD攝像機安裝于機器人頭部，用于采集移動機器人周圍的全景視覺信息，供視覺與射頻信息融合處理裝置利用該信息對機器人定位；圖像采集卡安裝于計算機上，連接全景CCD攝像機和計算機，將全景CCD攝像機采集的視覺信息傳送至計算機。

所述的射頻感應收發裝置包括：射頻標簽和射頻感應收發器

其中，射頻標簽安裝在待取物品上或盛放待取物品容器上，所述射頻標簽為無源型射頻標簽，含有物品種類、大小、重量等信息。

射頻感應收發器安裝在機器人抓手部安裝，用于讀取待取物品上或盛放待取物品容器上所安裝射頻標簽的射頻信息。

所述的視覺與射頻信息融合處理裝置與全景CCD攝像機和射頻感應收發器分別相連，利用全景CCD攝像機提供的視覺信息對機器人定位，引導機器人運動到指定位置點；繼而利用安裝在機器人抓手部的射頻感應收發器讀取待取物品上或盛放待取物品容器上所安裝射頻卡的射頻信息，指導機器人抓取指定物品。

本發明所涉及的服務機器人抓取引導方法，包括以下步驟：

第一步，在待取物品上或盛放待取物品容器上安裝無源型射頻標簽，并在標簽中寫入物品種類、大小、重量等信息；

第二步，使用全景CCD攝像機順序采集圖像，并將圖像序列保存在計算機硬盤上，建立序列全維圖像庫；

第三步，用戶從圖像庫中指定一幅圖像，作為機器人的目標位置，發出到該位置取特定物品的指令；