[發明專利]用于自主裝配機器人的知識學習與推理執行系統

有效

• 申請號: 202110133643.3
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112917516B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 楚中毅;康增信;孫富春;閔海波;劉沛;高正陽
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;清華大學;北京愛賓果科技有限公司
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00;B25J11/00;B25J9/16
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉鳳玲

本發明涉及一種用于自主裝配機器人的知識學習與推理執行系統，包括：學習模塊、第一視覺相機、任務推理模塊、任務規劃模塊、協調控制模塊和機器人基元動作庫；學習模塊、任務推理模塊、任務規劃模塊和協調控制模塊依次連接，第一視覺相機與所述任務推理模塊和任務規劃模塊連接；機器人基元動作庫與所述任務規劃模塊連接，本發明能夠實現機器人自主任務推理和操作。

技術領域

本發明涉及機器人操作技能學習與機器人知識推理領域，特別是涉及一種用于自主裝配機器人的知識學習與推理執行系統。

背景技術

近年來我國裝配制造業規模不斷擴大，該行業具有產品迭代快、操作任務復雜、非標程度高等特點，且其生產和精密裝配環境存在明顯的不確定性，使得依靠專業人員編程的傳統裝配制造生產方式難以適應這種龐大復雜的快節奏裝配任務，嚴重限制了行業生產效率。因此為了克服傳統裝配方式存在的開發周期長，維護成本高等缺陷，國內外學者紛紛開始關注機器人自主智能裝配技術。

為了解決上述問題，行業內專家已經做出了積極探索，但主要集中在人手操作動作識別、零件識別、零件位姿估計、實例分割、路徑規劃和協調控制，鮮有學者研究裝配知識解析與學習、任務推理和任務規劃，并提出一套自主裝配機器人的知識學習與推理執行系統，實現機器人自主任務推理和操作。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于自主裝配機器人的知識學習與推理執行系統，能夠實現機器人自主任務推理和操作。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種用于自主裝配機器人的知識學習與推理執行系統，包括：學習模塊、第一視覺相機、任務推理模塊、任務規劃模塊、協調控制模塊和機器人基元動作庫；

所述學習模塊、任務推理模塊、任務規劃模塊和協調控制模塊依次連接，所述第一視覺相機與所述任務推理模塊和任務規劃模塊連接；所述機器人基元動作庫與所述任務規劃模塊連接；

機器人基元動作庫用于存儲機器人的基元動作；

所述學習模塊用于獲取并解析裝配演示圖像，并將解析得到的裝配知識進行存儲；

所述第一視覺相機用于獲取操作臺上的視覺場景；

所述任務推理模塊用于根據所述操作臺上的視覺場景和所述裝配知識得到操作臺上的裝配需求；

所述任務規劃模塊用于根據所述裝配需求、所述操作臺上的視覺場景和所述機器人的基元動作生成動作序列執行路徑；

所述協調控制模塊用于根據所述動作序列執行路徑控制機器人進行裝配。

可選的，所述任務規劃模塊包括任務規劃單元和路徑規劃單元；

所述任務規劃單元和路徑規劃單元連接；

所述任務規劃單元用于根據所述裝配需求和所述機器人的基元動作生成可執行的基元動作序列；

所述路徑規劃單元用于根據所述可執行的基元動作序列和所述操作臺上的視覺場景生成動作序列執行路徑。

可選的，所述任務推理模塊包括YOLO單元、點云生成單元、模板匹配單元、裝配關系估計單元和知識推理單元；

所述YOLO單元、點云生成單元、模板匹配單元、裝配關系估計單元和知識推理單元依次連接；

所述YOLO單元用于根據所述操作臺上的視覺場景識別圖像中待裝配零件2D邊界框；

所述點云生成單元用于根據所述2D邊界框生成待裝配零件的3D點云；

所述模板匹配單元用于將所述3D點云與零件模板進行匹配估計，得到各個零件的位姿；

所述裝配關系估計單元用于根據所述各個零件的位姿得到各個零件的當前裝配狀態；