[發明專利]用于確定夾緊位置的方法、計算機程序以及裝置

無效

• 申請號: 201180068763.4
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN103402715A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 圖奧馬斯·盧卡
• 申請（專利權）人: 澤恩機器人技術有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;G06T7/60
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊生平;鐘錦舜

技術領域

本發明涉及利用機械臂與夾具操作物理對象的技術方案。具體地說，本發明涉及一種用于確定夾緊位置以夾緊對象的方法。

背景技術

機器人系統已經在多種工業中廣泛地用于執行這樣一種重復性工作，其中，該重復性工作幾乎不需要用于實際可視地或可認知地建模被操作物理對象的能力或者幾乎不需要用于保持或移動的技能。機器人還可以被構造為在對地面工作人員不理的環境中工作或者能夠與對人類有害的材料如有毒的或放射性的材料、廢料或大型對象的一起工作。希望使得該機器人系統盡可能地自動化以最小化需要參與的人員的數量。

當目的是使機械臂操作對象時，機械臂通常地裝配有適于夾緊感興趣的對象的裝置。此裝置可以，例如類似于手、爪或夾子。盡管將機器人編程為執行重復性任務相對容易，但是在自動操作對象中存在很難的問題，特別是涉及從從變化的環境或者擠滿其它對象的環境識別對象，以及操作存在于其它對象之間的對象。

用于操作對象的機器人系統通常地需要預先知道對象的形狀，因而機械臂的夾具可以被設計為可靠地夾緊對象。當從非結構化環境夾緊具有不同位置、方向和幾何形狀的對象時例如當分類廢料時，夾具不能被預先設計為用于具體的對象并且必須使用更加通用的夾具設計。

現有技術的缺點之一是很難設計一種可以在其它不希望的對象或其它障礙物中可靠地夾緊具有不同形狀與尺寸的對象的夾具。

發明內容

根據本發明的一個方案，提供了一種方法，包括：獲得包括至少一個對象的至少一個圖像；分析至少一個圖像以確定用于夾緊對象的至少一個夾緊位置；根據預先確定的標準從至少一個夾緊位置選擇夾緊位置；以及將至少一個指令發送到夾具以在選擇的夾緊位置處夾緊對象。

根據本發明的另一個方案，提供了一種包括程序代碼的計算機程序，該程序代碼包括用于執行該方法的指令。

根據本發明的另一個方案，提供了一種裝置，包括：用于獲得包括對象的至少一個圖像的裝置；用于分析至少一個圖像以確定用于夾緊對象的至少一個夾緊位置的裝置；用于根據預先確定的標準從至少一個夾緊位置選擇夾緊位置的裝置；以及用于將至少一個指令發送到夾具以在選擇的夾緊位置處夾緊對象的裝置。

在本發明的一個實施方式中，分析與選擇步驟還包括：計算背景掩膜，該背景掩膜是不作為圖像中的任何對象的一部分的圖像像素的掩膜；計算對象掩膜，該對象掩膜是作為即將夾緊的對象的一部分的圖像像素的掩膜；計算夾具掩膜，該夾具掩膜是與夾具的夾緊部分相對應的圖像像素的掩膜；計算夾緊區域掩膜，該夾緊區域掩膜是落入夾具內部的圖像像素的掩膜；在至少一個位置處將夾具掩膜重疊在背景掩膜上；計算夾具掩膜與背景掩膜在至少一個位置處的重疊；在至少一個位置處將夾緊區域掩膜重疊在對象掩膜上；計算夾緊區域掩膜與對象掩膜在至少一個位置處的重疊；以及根據重疊計算來選擇夾緊位置。

在本發明的一個實施方式中，該方法還包括向至少一個圖像中的每個像素分配與所述像素屬于對象的可能性相對應的值。

在本發明的一個實施方式中，該方法還包括根據計算夾具掩膜與背景掩膜在至少一個位置處的重疊，為夾具掩膜與背景掩膜在至少一個位置處的重疊分配第一品質因數；根據計算夾緊區域掩膜與對象掩膜在至少一個位置處的重疊，為夾緊區域掩膜與對象掩膜的重疊分配第二品質因數；以及根據第一品質因數與第二品質因數選擇夾緊位置。

在本發明的一個實施方式中，根據所述第一品質因數與第二品質因數選擇所述夾緊位置還包括選擇所述第一品質因數與第二品質因數的乘積是最高的夾緊位置。

在本發明的一個實施方式中，根據第一與第二品質因數選擇夾緊位置還包括為即將選擇的夾緊位置的第一品質因數設置最小值。

在本發明的一個實施方式中，該方法還包括計算與夾具的不同位置相對應的多個夾具掩膜與夾緊區域掩膜。

在本發明的一個實施方式中，對于一組可能的夾具位置預先計算夾緊掩膜與夾緊區域掩膜。

在本發明的一個實施方式中，對于一組可能的夾具位置實時計算夾緊掩膜與夾緊區域掩膜。

在本發明的一個實施方式中，計算掩膜的重疊還包括：將夾具掩膜分割成夾具掩膜部分；計算夾具掩膜部分與所述背景掩膜的所述重疊；通過將利用第一夾具掩膜部分所計算的值，移動每個其它夾具掩膜部分相對于所述夾具掩膜中的所述第一夾具掩膜部分的偏移量來計算用于每個其它夾具掩膜部分的重疊；以及計算所述整個夾具掩膜與所述背景掩膜的重疊，作為對于所述夾具掩膜部分所計算的所述重疊的和。。