[發(fā)明專利]機(jī)器人平行板夾具與目標(biāo)物體之間最佳接觸線檢測方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910403247.0
• 申請(qǐng)日: 2019-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN110264441A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳國華;王耀增;張愛軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/13
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.機(jī)器人平行板夾具與目標(biāo)物體之間最佳接觸線檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)獲取目標(biāo)物體深度圖像；

(2)遍歷對(duì)深度圖像的像素來進(jìn)行卷積濾波；

(3)利用x方向與y方向的兩個(gè)卷積核對(duì)深度圖像進(jìn)行二維卷積來進(jìn)行深度圖像當(dāng)中梯度的計(jì)算；

(4)計(jì)算每個(gè)梯度的幅值還有梯度的方向；

(5)將所有梯度方向借助直方圖進(jìn)行排列和統(tǒng)計(jì)并選取單個(gè)bin之中數(shù)量最多的5個(gè)角度作為物體的主要方向角度，在這里每5度劃為一個(gè)bin；

(6)使用八鄰域?qū)μ荻葓D像的輪廓線進(jìn)行跟蹤，最后確定好輪廓線的長度；

(7)確定好輪廓線之后尋找深度圖像對(duì)應(yīng)的的像素位置計(jì)算深度，同時(shí)將該輪廓線的淺點(diǎn)作為基礎(chǔ)，如果輪廓上的某個(gè)點(diǎn)與該點(diǎn)的深度差值超出根據(jù)實(shí)際末端執(zhí)行器抓手的內(nèi)部深度D,把這個(gè)D設(shè)為閾值D_Thresh,那么把該點(diǎn)從輪廓線當(dāng)中去除，同時(shí)根據(jù)三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)接觸線進(jìn)行篩選；

(8)對(duì)所有接觸線組合情況各自的抓取穩(wěn)定性進(jìn)行分析；

(9)計(jì)算出所有接觸線對(duì)的抓取可靠度得分并從中選取最高分?jǐn)?shù)的抓取接觸線對(duì)作為抓取的位置；

(10)根據(jù)Cornell grasping dataset數(shù)據(jù)集每幅圖上的最佳抓取位置得到可靠性閾值，最后可靠性閾值被確定為G_Thresh＝0.7；抓取可靠性超出該閾值的話確定這是合理的抓取位置，如果超過閾值的接觸線對(duì)有多組選擇其中得分最高的。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人平行板夾具與目標(biāo)物體之間最佳接觸線檢測方法，其特征在于，所述步驟4包括：

1)對(duì)深度圖像計(jì)算完梯度值后，利用下列兩個(gè)公式計(jì)算每個(gè)梯度的幅值還有梯度的方向：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人平行板夾具與目標(biāo)物體之間最佳接觸線檢測方法，其特征在于，所述步驟7中對(duì)接觸線的篩選依據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)：

[1]在同一條接觸線的上面深度是相同的，這樣末端執(zhí)行器夾手將接觸線完全抓到；

[2]每一條接觸線都要在接觸面上來讓末端執(zhí)行器夾手來進(jìn)行抓取；

[3]末端執(zhí)行器在與目標(biāo)物體接觸的時(shí)候，接觸線深度要小于夾手內(nèi)部深度；

[4]兩個(gè)接觸線的梯度方向相反；

[5]兩條接觸線相距的距離不超過抓手最大張開距離；

[6]兩個(gè)接觸線之間包含的區(qū)域中最淺點(diǎn)與接觸線最淺點(diǎn)的深度差值不超過D。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人平行板夾具與目標(biāo)物體之間最佳接觸線檢測方法，其特征在于，所述步驟8中接觸線組成情況為以下三種之一：

[1]兩條接觸線均為長邊，此時(shí)兩條接觸線的長度均大于等于機(jī)械手夾板的長度L，此時(shí)機(jī)械手的抓取為最穩(wěn)；

[2]兩條接觸線一條為長邊一條為短邊，此時(shí)一條接觸線長度大于等于機(jī)械手夾板的長度L；

[3]兩條接觸線均為短邊：此時(shí)兩條接觸線長度均小于夾板長度L。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人平行板夾具與目標(biāo)物體之間最佳接觸線檢測方法，其特征在于，所述步驟9中建立以下公式用于評(píng)估一對(duì)接觸線的抓取可靠性：

其中，l₁是夾手與物體左邊接觸總深度，l₂是夾手與物體右邊接觸總深度，L是夾手長度，e是自然常數(shù)用來評(píng)估接觸線長度，評(píng)估兩條接觸線的長度比，l_max表示接觸線當(dāng)中最長的那條，l_max表示接觸線中長的那條，l_min代表短的那條，用來評(píng)估接觸線貼合手爪的程度，d_l是接觸線的最淺點(diǎn)，d_s是矩形輪廓中的最淺點(diǎn)，sinθ被用以評(píng)價(jià)兩個(gè)接觸線的錯(cuò)開程度，θ是兩個(gè)接觸線各自一點(diǎn)所連的線與接觸線的銳角大小。