[發(fā)明專利]一種基于裝配狀態(tài)認知的機器人柔性裝配方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010535627.2
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111633657B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋銳;李鳳鳴;付天宇;李貽斌;李國梁
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

1.一種基于裝配狀態(tài)認知的機器人柔性裝配系統(tǒng)，其特征是，包括：

傳感系統(tǒng)模塊，實時在線檢測機器人裝配接觸過程中的環(huán)境信息；

感知系統(tǒng)模塊，接收機器人裝配作業(yè)的環(huán)境信息并根據(jù)機器人的當前運動狀態(tài)信息感知出機器人的作業(yè)狀態(tài)信息；

認知系統(tǒng)模塊，基于機器人的作業(yè)狀態(tài)信息，對當前的裝配狀態(tài)通過認知模型進行識別，認知新的裝配狀態(tài)并實時更新認知模型中的裝配知識庫，其中，該裝配知識庫中裝配狀態(tài)與機械臂動作呈對應(yīng)映射關(guān)系；對機器人裝配接觸過程中的未知狀態(tài)實時在線檢測，通過具有自我更新知識庫能力的裝配狀態(tài)認知算法，結(jié)合類別增量算法SVDD，找到“機器人裝配狀態(tài)-機器人動作”的映射關(guān)系，并認知新的裝配狀態(tài)，自主更新機器人裝配知識庫，輸出機器人行為動作指令；所述認知系統(tǒng)模塊被配置為：

識別未知裝配狀態(tài)：根據(jù)已知狀態(tài)樣本集判定是知識庫已有狀態(tài)，根據(jù)知識庫中已有狀態(tài)對應(yīng)的動作執(zhí)行，否則判定為新的裝配狀態(tài)，隨機選擇機器人動作集中的動作執(zhí)行；

機器人執(zhí)行完動作后，判斷裝配是否成功，若裝配成功，則存儲新的“狀態(tài)-動作”映射關(guān)系至經(jīng)驗知識庫，若不成功，返回重新開始裝配；

機器人模塊，執(zhí)行操作根據(jù)識別的狀態(tài)映射的機械臂動作，完成裝配；所述機器人模塊被配置為運行學(xué)習(xí)模式和執(zhí)行操作模式；

學(xué)習(xí)模式：包括離線經(jīng)驗知識的學(xué)習(xí)和未知新狀態(tài)的學(xué)習(xí)，通過認知算法得到機器人裝配狀態(tài)認知模型，獲得機器人裝配狀態(tài)和動作執(zhí)行之間的關(guān)系，構(gòu)建裝配經(jīng)驗知識庫；

執(zhí)行操作模式：基于學(xué)習(xí)獲得的裝配經(jīng)驗知識庫，實時采集裝配過程中的裝配狀態(tài)，進行裝配動作的執(zhí)行。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于裝配狀態(tài)認知的機器人柔性裝配系統(tǒng)，其特征是，所述傳感系統(tǒng)模塊包括安裝在裝配工作區(qū)域上方的圖像采集設(shè)備及安裝在機械臂末端的六維力采集設(shè)備，上述設(shè)備將各自采集的環(huán)境信息傳輸至服務(wù)器中進行處理。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于裝配狀態(tài)認知的機器人柔性裝配系統(tǒng)，其特征是，所述感知系統(tǒng)模塊被配置為在服務(wù)器中執(zhí)行：將傳感系統(tǒng)模塊采集的環(huán)境信息預(yù)處理后，與機器人的運動狀態(tài)信息一起作為裝配狀態(tài)信息，作為認知系統(tǒng)模塊的輸入。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于裝配狀態(tài)認知的機器人柔性裝配系統(tǒng)，其特征是，所述認知系統(tǒng)模塊對當前的裝配狀態(tài)通過認知模型進行識別，具體為：通過裝配狀態(tài)認知算法獲得“機器人裝配狀態(tài)-機器人動作”的映射關(guān)系進行識別，輸出機器人行為動作指令。

5.如權(quán)利要求1-4任一所述的一種基于裝配狀態(tài)認知的機器人柔性裝配系統(tǒng)，其特征是，還包括控制器模塊，被配置為：將認知系統(tǒng)模塊輸出的動作指令作為控制器的輸入，通過位置控制的方式實現(xiàn)機器人的路徑規(guī)劃和軌跡跟蹤。

6.如權(quán)利要求1所述的一種基于裝配狀態(tài)認知的機器人柔性裝配系統(tǒng)，其特征是，所述認知系統(tǒng)模塊在識別未知裝配狀態(tài)之前，需要對機器人裝配作業(yè)狀態(tài)信息通過小波變換進行預(yù)處理，然后歸一化，訓(xùn)練已知類型樣本庫，得到分類器，構(gòu)建經(jīng)驗知識庫。

7.一種如權(quán)利要求1-6中任一項所述的基于裝配狀態(tài)認知的機器人柔性裝配系統(tǒng)的方法，其特征是，包括：

實時在線檢測機器人裝配接觸過程中的當前的裝配狀態(tài)；

對當前的裝配狀態(tài)通過認知模型進行識別，認知新的裝配狀態(tài)并實時更新認知模型中的裝配知識庫，其中，該裝配知識庫中裝配狀態(tài)與機械臂動作呈對應(yīng)映射關(guān)系；

執(zhí)行操作根據(jù)識別的狀態(tài)映射的機械臂動作，完成裝配。

8.一種如權(quán)利要求7中任一項所述的基于裝配狀態(tài)認知的機器人柔性裝配系統(tǒng)的方法，其特征是，認知新的裝配狀態(tài)，具體為：

根據(jù)已知狀態(tài)樣本集判定是知識庫已有狀態(tài)，根據(jù)知識庫中已有狀態(tài)對應(yīng)的動作執(zhí)行，否則判定為新的裝配狀態(tài)，隨機選擇機器人動作集中的動作執(zhí)行；

機器人執(zhí)行完動作后，判斷裝配是否成功，若裝配成功，則存儲新的“狀態(tài)-動作”映射關(guān)系至經(jīng)驗知識庫，若不成功，返回重新開始裝配。