[發(fā)明專利]基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)的視覺機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910169395.0
• 申請(qǐng)日: 2019-03-06
• 公開（公告）號(hào): CN111230858B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳朝明;徐晨光;李璠;田偉;張紹泉;王軍;汪勝前;鄧承志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南昌工程學(xué)院
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 北京和信華成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發(fā)明公開了基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)的視覺機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法，屬于機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域，基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)的視覺機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法，包括：主成像數(shù)據(jù)采集，分路子信息采集，范圍空間模型建立，制定移動(dòng)軌跡策略，分路信息周期傳輸，運(yùn)動(dòng)路徑實(shí)時(shí)校正，根據(jù)步驟五分路子探頭采集到的路徑變動(dòng)信息，對(duì)建立的范圍空間模型進(jìn)行補(bǔ)充，并實(shí)時(shí)更正移動(dòng)軌跡信息，可以實(shí)現(xiàn)通過增強(qiáng)學(xué)習(xí)算法和外置的機(jī)器視覺探頭，對(duì)機(jī)器人的視域范圍進(jìn)行補(bǔ)充，及時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)軌跡，降低運(yùn)動(dòng)軌跡偏差量，提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)行正確率，同時(shí)對(duì)機(jī)器人外部變化進(jìn)行自檢，減少因外部環(huán)境造成的腐蝕對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的影響。在視域共享，觸摸補(bǔ)充視覺。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)的視 覺機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法。

背景技術(shù)

視覺機(jī)器人指不僅要把視覺信息作為輸入，而且還要對(duì)這些信息進(jìn)行處 理，進(jìn)而提取出有用的信息提供給機(jī)器人，主要工作原理為：客觀世界中三 維物體經(jīng)由傳感器(如攝像機(jī))轉(zhuǎn)變?yōu)槎S的平面圖像，再經(jīng)圖像處理，輸出 該物體的圖像。通常機(jī)器人判斷物體位置和形狀需要兩類信息，即距離信息 和明暗信息。當(dāng)然作為物體視覺信息來說，還有色彩信息，但它對(duì)物體的位 置和形狀識(shí)別不如前兩類信息重要。機(jī)器人視覺系統(tǒng)對(duì)光線的依賴性很大， 往往需要好的照明條件，以便使物體所形成的圖像最為清晰，檢測信息增強(qiáng)，克服陰影、低反差、鏡反射等問題。

增強(qiáng)學(xué)習(xí)是指從動(dòng)物學(xué)習(xí)、隨機(jī)逼近和優(yōu)化控制等理論發(fā)展而來，是一 種無導(dǎo)師在線學(xué)習(xí)技術(shù)，從環(huán)境狀態(tài)到動(dòng)作映射學(xué)習(xí)，使得Agent根據(jù)最大 獎(jiǎng)勵(lì)值采取最優(yōu)的策略；Agent感知環(huán)境中的狀態(tài)信息，搜索策略(哪種策略 可以產(chǎn)生最有效的學(xué)習(xí))選擇最優(yōu)的動(dòng)作，從而引起狀態(tài)的改變并得到一個(gè) 延遲回報(bào)值，更新評(píng)估函數(shù)，完成一次學(xué)習(xí)過程后，進(jìn)入下一輪的學(xué)習(xí)訓(xùn)練， 重復(fù)循環(huán)迭代，直到滿足整個(gè)學(xué)習(xí)的條件，終止學(xué)習(xí)。

在一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合， 常用機(jī)器視覺來替代人工視覺，大大提高生產(chǎn)效率及自動(dòng)化程度。因此機(jī)器 視覺也越來越多的與機(jī)器人協(xié)同工作。但是目前機(jī)器人控制器普遍不具有機(jī) 器視覺功能，必須通過開發(fā)或采購相應(yīng)的機(jī)器視覺模塊才能實(shí)現(xiàn)與機(jī)器人的 協(xié)同工作，這種專用機(jī)器視覺模塊往往價(jià)格高昂供應(yīng)商唯一，這給機(jī)器人設(shè) 備使用和維護(hù)帶來了一系列的困難。中國發(fā)明公開號(hào)為CN105643624B公開了 一種機(jī)器視覺控制方法及機(jī)器人控制器與機(jī)器人控制系統(tǒng)。該機(jī)器視覺控制 方法通過網(wǎng)絡(luò)攝像頭進(jìn)行圖像采集，通過嵌入式雙核微處理器進(jìn)行控制處理；其中，嵌入式雙核微處理器包括運(yùn)動(dòng)核和應(yīng)用核；運(yùn)動(dòng)核處理PLC命令及運(yùn) 動(dòng)命令；應(yīng)用核進(jìn)行圖像處理，并發(fā)送至運(yùn)動(dòng)核。本發(fā)明機(jī)器人控制器集成 度高，將機(jī)器視覺和機(jī)器人控制器集成到同一控制器上，體積小功耗低便于 移動(dòng)，用戶應(yīng)用時(shí)只需要采購?fù)ㄓ镁W(wǎng)絡(luò)攝像頭，無須另外采購專用機(jī)器視覺 設(shè)備。

上述技術(shù)方案雖然解決了將機(jī)器視覺與機(jī)器人控制器集成到統(tǒng)一控制器 上但在機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制過程中，機(jī)器人需要首先定位自身的位置和姿態(tài)信 息，之后通過機(jī)器視覺了解目標(biāo)位置信息，然后通過內(nèi)部系統(tǒng)運(yùn)算運(yùn)動(dòng)軌跡， 從而演算出正確的移動(dòng)方式，包括機(jī)器人自身多個(gè)運(yùn)動(dòng)軸關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng) 范圍，但部分機(jī)器人的工作環(huán)境較特殊，如海底或高腐蝕環(huán)境，由于現(xiàn)有機(jī) 器人的肢體大多使用金屬制成，在特殊環(huán)境下金屬外層易受腐蝕反應(yīng)，造成 機(jī)器自身姿態(tài)的變動(dòng)，甚至出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形，這種狀況下，機(jī)器人正確的運(yùn)動(dòng)軌跡與正常計(jì)算得出的運(yùn)動(dòng)軌跡出現(xiàn)偏差，位移精度下降。

發(fā)明內(nèi)容

1.要解決的技術(shù)問題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)的視 覺機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法，它可以實(shí)現(xiàn)通過增強(qiáng)學(xué)習(xí)算法和外置的機(jī)器視覺探 頭，對(duì)機(jī)器人的視域范圍進(jìn)行補(bǔ)充，及時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)軌跡，降低運(yùn)動(dòng)軌跡偏差 量，提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)行正確率，同時(shí)對(duì)機(jī)器人外部變化進(jìn)行自檢， 減少因外部環(huán)境造成的腐蝕對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的影響。在視域共享，觸摸補(bǔ) 充視覺。

2.技術(shù)方案

為解決上述問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。