[發(fā)明專利]一種基于局部點(diǎn)云模型的物體最優(yōu)抓取識(shí)別方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011531432.7
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN112720477A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾輝雄;李俊;程靖航;高銀;謝銀輝;楊進(jìn)興
• 申請（專利權(quán)）人: 泉州裝備制造研究所
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16;B25J13/08;B25J15/08;G01B11/24;G06T17/00
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 陳雪瑩

本發(fā)明一種基于局部點(diǎn)云模型的物體最優(yōu)抓取識(shí)別方法，其先通過線激光位移傳感器獲取被測物體的局部點(diǎn)云模型，然后提取點(diǎn)云模型的輪廓并基于重心點(diǎn)生成抓取長方體，再基于抓取評(píng)價(jià)規(guī)則并量化計(jì)算抓取長方體的得分，最終確定最優(yōu)抓取方式。通過該方法可以自動(dòng)判斷物體的最優(yōu)抓取方式以便利用機(jī)械臂等操作工具進(jìn)行抓取操作，該方法滿足了準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和通用性的要求，研究成果可應(yīng)用于工業(yè)上物流分揀及搬運(yùn)等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人抓取技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于局部點(diǎn)云模型的物體最優(yōu)抓取識(shí)別方法。

背景技術(shù)

機(jī)器人抓取是非常常見的一種應(yīng)用場景，但離不開機(jī)器視覺的感知。近幾年來基于激光的立體視覺獲得了廣泛的發(fā)展與應(yīng)用，相比于二維圖像，其優(yōu)勢在于有深度信息、受環(huán)境光照影響較小等優(yōu)勢，在機(jī)器人抓取領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景，如物流的分揀、行李的搬運(yùn)、工廠的上下料等等。

目前大多數(shù)研究集中在雙目視覺或者RGB-D相機(jī)(如Kinect)采集物體的局部點(diǎn)云模型并進(jìn)行抓點(diǎn)提取，算法較復(fù)雜、通用性差且計(jì)算量大。而當(dāng)前用于工業(yè)場所的大部分機(jī)器人只配備了單攝像頭，基于單目的抓取定位技術(shù)，主流思想是結(jié)合攝像頭或目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)模型和多幀圖像信息，求取目標(biāo)的三維信息；它需要攝像頭標(biāo)定和校準(zhǔn)及運(yùn)動(dòng)建模、涉及圖像融合技術(shù)，定位過程運(yùn)算量大，且容易受外界影響。若采用單張圖像進(jìn)行物體的匹配識(shí)別，需要事先建立物體的模型庫，識(shí)別準(zhǔn)確率不高、通用性差且對物體擺放有較大的局限性。

因此，目前的抓取方法在通用性和準(zhǔn)確性等方面都還存在問題，研究成果有局限性難以應(yīng)用于工業(yè)場所。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于局部點(diǎn)云模型的物體最優(yōu)抓取識(shí)別方法，其滿足了準(zhǔn)確性和通用性的要求，可應(yīng)用于工業(yè)場所。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于局部點(diǎn)云模型的物體最優(yōu)抓取識(shí)別方法，其特征在于：包括

局部點(diǎn)云模型獲取步驟：獲取待抓取物體的局部點(diǎn)云模型；

抓取長方體生成步驟：根據(jù)局部點(diǎn)云模型的高度信息截取部分點(diǎn)云數(shù)據(jù)，形成新點(diǎn)云模型；提取新點(diǎn)云模型的邊緣輪廓，計(jì)算中心點(diǎn)；基于中心點(diǎn)生成抓取長方體；

抓取長方體得分計(jì)算步驟：計(jì)算抓取長方體截取到的新點(diǎn)云模型的外輪廓點(diǎn)集；基于該外輪廓點(diǎn)集，并根據(jù)預(yù)設(shè)的抓取規(guī)則對抓取長方體進(jìn)行量化評(píng)分；

最優(yōu)抓取方式確定步驟：確定得分最高的抓取長方體為最優(yōu)抓取方式。

所述抓取長方體生成步驟中，檢測局部點(diǎn)云模型的最高點(diǎn)，然后基于該最高點(diǎn)向下截取h的高度，獲取部分點(diǎn)云數(shù)據(jù)，形成新點(diǎn)云模型；其中，向下截取的高度h為預(yù)設(shè)值。

所述住區(qū)長方體生成步驟中，通過尋找極值點(diǎn)的方法提取新點(diǎn)云模型的外輪廓，并通過極端點(diǎn)云坐標(biāo)平均值的方式獲取新點(diǎn)云模型的中心點(diǎn)。

所述抓取長方體得分計(jì)算步驟中，預(yù)設(shè)的抓取規(guī)則如下：

a.點(diǎn)集對越靠近點(diǎn)云模型的中心越好；

b.點(diǎn)集對每一組點(diǎn)集擬合的直線與原始點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)差越小越好；

c.抓取長方體的短邊與其所截取的點(diǎn)集擬合的直線越平行越好；

d.點(diǎn)集對每組點(diǎn)集分別擬合的兩條直線越平行越好；

以上四條規(guī)則都只在XY平面內(nèi)進(jìn)行考慮及計(jì)算；

量化評(píng)分方式如下：

對于規(guī)則a，計(jì)算點(diǎn)云輪廓與中心點(diǎn)的最短距離作為參考值x，假設(shè)點(diǎn)集內(nèi)某個(gè)點(diǎn)與中心點(diǎn)的距離為y，計(jì)算該點(diǎn)集的平均距離比值：