[發(fā)明專利]一種基于人工勢場與強(qiáng)化學(xué)習(xí)的人機(jī)共融流水線實現(xiàn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010328714.0
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111515932A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉華山;應(yīng)豐糠;江榮鑫;李祥健;程新;夏瑋;蔡明軍;陳榮川;梁健
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/16
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

1.一種基于人工勢場與強(qiáng)化學(xué)習(xí)的人機(jī)共融流水線實現(xiàn)方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟一：為避免實物調(diào)試中可能存在的物品損耗及不當(dāng)動作造成的設(shè)備損壞，采用SolidWorks繪制設(shè)備3D模型，并在V-REP仿真環(huán)境中搭建1:1還原的流水線數(shù)字化虛擬系統(tǒng)；

步驟二：在V-REP虛擬環(huán)境中，采用基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的A-DPPO算法規(guī)劃第一機(jī)器人和第二機(jī)器人的運(yùn)動軌跡；

步驟三：在V-REP中，將A-DPPO算法尋得的最優(yōu)化運(yùn)動軌跡保存為路徑path，在機(jī)械臂末端執(zhí)行器添加dummy，并設(shè)置為tip，與path構(gòu)成tip-target組，使得正常情況下，機(jī)械臂按照即定的最優(yōu)路徑執(zhí)行動作；

步驟四：在t時刻前的Δt時間內(nèi)，視覺采集系統(tǒng)記錄人所處的位置狀態(tài)序列s1,s2...,st，由粒子濾波算法對該序列做平滑處理，消除噪聲干擾；采用新陳代謝GM(1,1)模型對經(jīng)過平滑處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到包含t+1時刻的位置序列的預(yù)測值，分析得到t時刻位置狀態(tài)的平均變化率，通過比較后進(jìn)行分類，推斷觀測對象的行為意圖；

步驟五：機(jī)械臂沿著預(yù)定的最優(yōu)運(yùn)動軌跡動作，基于觀測對象的行為意圖，決定機(jī)器人是否采取人工勢場法規(guī)避碰撞。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于人工勢場與強(qiáng)化學(xué)習(xí)的人機(jī)共融流水線實現(xiàn)方法，其特征在于：

所述步驟一搭建了流水線1:1還原的數(shù)字化虛擬系統(tǒng)，包括：

兩臺機(jī)器人：

第一機(jī)器人①：選用KUKA LBR iiwa 7 R800，位于傳送帶首端，負(fù)責(zé)將物品抓放至傳送帶上；

第二機(jī)器人②：選用KUKA KR6 R900 sixx，位于傳送帶末端，負(fù)責(zé)抓取傳送帶上的物品并放置到指定位置；

水平移動導(dǎo)軌③：連接第二機(jī)器人②的底座，實現(xiàn)了KR6在水平方向上的移動，從而大大擴(kuò)寬了KR6的工作空間，二者可合為一體視作一臺7自由度機(jī)器人；轉(zhuǎn)臺④：單側(cè)可懸掛6個物品，用于存放零件；

四指氣缸式夾爪⑤：該夾爪對于多種形狀的物品抓取具備普適性，負(fù)責(zé)抓取物品；

圓柱形物品⑥：圓柱形物品相對于其他形狀規(guī)則物品要更難抓取，因此更加考驗對于抓取位姿的考量；

傳送帶⑦：傳送帶總長3.5米，負(fù)責(zé)傳送物品，傳送帶上安裝有紅外傳感器⑧，用于檢測物品在傳送帶上的位置；

視覺采集系統(tǒng)位于整個工作空間正上方中心，用上位機(jī)對采集的圖像進(jìn)行處理；采用上位機(jī)連接PLC，由PLC對系統(tǒng)進(jìn)行整體控制。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于人工勢場與強(qiáng)化學(xué)習(xí)的人機(jī)共融流水線實現(xiàn)方法，其特征在于：在所述流水線當(dāng)中實現(xiàn)：第一機(jī)器人將物品從轉(zhuǎn)臺上取下并放置于傳送帶首端，隨后，第一機(jī)器人回到初始位姿準(zhǔn)備抓取下一個物品；當(dāng)物品通過傳送帶中間的紅外傳感器后，由第二機(jī)器人配合水平導(dǎo)軌夾取物品并懸掛放置于轉(zhuǎn)臺的另一面，完成后第二機(jī)器人回到初始位置準(zhǔn)備抓取下一個物品，該過程重復(fù)進(jìn)行，當(dāng)所有物品被放置到轉(zhuǎn)臺另外一面后，轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)歸位。