[發明專利]一種基于速度特征的上甑軌跡提取方法

在審

• 申請號: 202010698371.7
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111985151A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 張栗寅;劉超;楊藝;張建華;盛鑫軍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;河北工業大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;B25J9/16;B65G69/04
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 史煒煒

本發明公開了一種基于速度特征的上甑軌跡提取方法，包括以下步驟：A、將原始數據去噪，計算各時刻速度；B、使用動態時間規整算法，生成時間軌跡；C、使用典型關聯算法，生成空間對齊矩陣；D、重復步驟B和步驟C多次；E、各軌跡求均值，生成最后擬合軌跡。本發明將軌跡匹配引入到機器人上甑動作學習的過程中，通過速度空間最近點關系建立重復示教軌跡點對匹配特征，通過動態時間規整進行時間對齊，通過典型關聯分析進行空間對齊，最終實現點對匹配與上甑動作軌跡擬合。本方法可以通過多次上甑動作示教，提高方法的容噪性，并對人工上甑過程中動作變形和動作加減速等問題均有較強的魯棒性。本發明最終實現了上甑軌跡的提取并有良好的效果。

技術領域

本發明涉及軌跡提取技術領域，具體為一種基于速度特征的上甑軌跡提取方法。

背景技術

中國白酒歷史悠久，白酒釀造工藝也隨著時代的進步不斷開拓創新。其中，上甑是白酒釀造工藝中極為重要的一環。上甑操作的操作質量好壞將直接決定酒質的優劣。具體來說，上甑操作要求在釀酒過程中，將原料一層層均勻、疏松地鋪撒于甑鍋內，其均勻度和疏松度應保證原料不跑汽又不壓汽。由于甑鍋為圓臺形，一般的裝料設備難以實現上甑操作，所以目前釀酒行業中普遍采用傳統人工上甑方式，通過人工鋪撒釀酒原。

然而，傳統人工上甑面臨著勞動強度大、工作環境差，且酒質和產酒率因人而異等問題。為了改善這一生產現狀，市場上開始嘗試使用機器人完成上甑操作。相對于一般裝料設備，機器人有運動空間大、動力學性能優異等優勢。為了使機器人完成上甑操作，即需要機器人模擬傳統人工上甑手法，利用人工上甑軌跡建立上甑工藝庫，以達到酒質改善和傳統工藝傳承等目標。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于速度特征的上甑軌跡提取方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基于速度特征的上甑軌跡提取方法，包括以下步驟：

A、將原始數據去噪，計算各時刻速度；

B、使用動態時間規整算法，生成時間軌跡；

C、使用典型關聯算法，生成空間對齊矩陣；

D、重復步驟B和步驟C多次；

E、各軌跡求均值，生成最后擬合軌跡。

優選的，所述步驟A具體為：使用巴特沃斯濾波器對采集的位置信號進行降噪，使用各時刻前后采樣點計算該時刻的速度；使用速度作為特征相比使用位置作為特征有較大優越性。

優選的，所述步驟B具體為：動態時間規整算法用于提取示教軌跡的時間模版，其目的在于將特征空間中2個長度不同信號和拉伸至相同長度，其中，n_x和n_y為兩次示教數據長度，d為信號特征維度，并使得處理后2條軌跡在特征空間間距最短；動態時間規整算法的可以表達成如下目標方程形式：

其中W_x，W_y＝(a_ij)是二值時間規整矩陣(1≤i≤n_x；1≤j≤n；a_ij＝0，1)，用來建立信號X與信號Y間關系；時間規整矩陣滿足以下2個約束條件：

a、X和Y的起始向量和終止向量必須對齊；

b、時間規整矩陣取值為1的路徑必須是單調的，符合時間序列規律；

一般采用動態規劃算法求上述約束優化問題的最優解。