CN108381550B - 一种基于模板的快速机器人抓取姿态的规划方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于模板的快速机器人抓取姿态的规划方法，本发明涉及机器人技术领域；它的操作步骤如下：定义抓取规划模板；设定规划参数；按照设定好的规划参数从抓取规划模板上生成一个抓取中心采样点；检验该抓取姿态是否可用；返回当前尝试的抓取姿态作为结果；检测该抓取姿态是否已经绕中心点旋转少于360度；将抓取姿态绕采样中心点旋转；如此循环，直到找到可用的抓取姿态。其使用简单，参数明了易懂，能够在较短时间内遍历尽可能多的住区姿态，效率高，且规划模板可变，能够适应不同的目标形状，实用性更强。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种基于模板的快速机器人抓取姿态的规划方法。
背景技术
机器人是自动控制机器(Robot)的俗称，自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械(如机器狗，机器猫等)。狭义上对机器人的定义还有很多分类法及争议，有些电脑程序甚至也被称为机器人。在当代工业中，机器人指能自动执行任务的人造机器装置，用以取代或协助人类工作。理想中的高仿真机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机与人工智能、材料学和仿生学的产物，目前科学界正在向此方向研究开发。
机器人在物流行业的应用，如随机抓取(bin picking)，快递装箱，分拣等。6轴机械臂在物流行业的需求日渐增大，而新的应用需求也对机器人的工作路径生成提出了新的需求。传统的示教路径已经无法满足当前小批量、多品种的生产需要。动态自主的路径规划成为物流行业机器人的需求方向，而如何动态、高效地确定机器人该如何地抓取每一个目标物品，是其中的重要一环。
传统的工业机器人的编程方式为示教编程，在开始工作之前，示教机器人的每一个工作点位及其对应的控制动作。如果其工作对象的位置、形状发生变化，则需要停机重新示教机器人程序。近来，出现了基于轨迹模板、视觉引导系统的动态路径生成系统，利用工业相机捕获抓取物品的实时位置，调整路径模板，完成整个抓取动作。但是此方法的瓶颈之一在于，如果预定义的抓取点不可用(比如有碰撞)，将导致整个动作无法完成。而随机、动态规划抓取点效率也不高，亟待改进。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种操作简单，设计合理的基于模板的快速机器人抓取姿态的规划方法，其使用简单，参数明了易懂，能够在较短时间内遍历尽可能多的住区姿态，效率高，且规划模板可变，能够适应不同的目标形状，实用性更强。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它的操作步骤如下：
1、定义抓取规划模板；
2、设定规划参数；
3、按照设定好的规划参数从抓取规划模板上生成一个抓取中心采样点；
4、检验该抓取姿态是否可用：
若可用，则进行步骤5，即返回当前的抓取姿态作为结果；
若不可用，则进行步骤6，即检测该抓取姿态是否已经绕采样中心旋转少于360度；
5、返回当前尝试的抓取姿态作为结果；
6、检测该抓取姿态是否已经绕中心点旋转少于360度：
若已绕采样中心旋转少于360度，则进入步骤7，即将抓取姿态绕采用抓取中心旋转，并返回步骤4，即检验该抓取姿态是否可用；
若绕采样中心旋转超过360度，则返回步骤3，即按照设定好的规划参数重新从抓取规划模板上生成一个抓取中心采样点；
7、将抓取姿态绕采样中心点旋转；
8、如此循环，直到找到可用的抓取姿态。
进一步地，所述的步骤4中检验该抓取姿态是否可用的检验内容如下：抓取姿态是否会使夹具超出物品的表面范围；抓取姿态是否会使机器人、夹具与周围环境发生碰撞。
采用上述步骤后，本发明有益效果为：本发明所述的一种基于模板的快速机器人抓取姿态的规划方法，其使用简单，参数明了易懂，能够在较短时间内遍历尽可能多的住区姿态，效率高，且规划模板可变，能够适应不同的目标形状，实用性更强，本发明具有操作简单，设置合理等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的工作流程图。
图2是具体实施方式步骤1中抓取规划模板示意图。
图3是具体实施方式抓取中心点的分布位置图。
图4是具体实施方式抓取中心点在物品表面的分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
参看如图1-图4所示，本具体实施方式以螺旋线模板为例，其采用的技术方案是：
1、定义螺旋线的参数方程如下：
给定比例因子a，得到固定的螺旋线形状如图2，以此为抓取规划的模板；
2、给定以下参数：
Theta为抓取中心的采样间隔弧度
Rotate_step为绕抓取中心的旋转步进量；
3、在螺旋线模板上生成一个抓取中心的采样点，并以该采样点的切线为默认的抓取方向，抓取中心点的坐标如下方程式：
4、检测该抓取姿态是否有效，这一步需要考虑如下因素：抓取姿态是否会使夹具超出物品的表面范围；抓取姿态是否会使机器人，夹具与周围环境发生碰撞；
若该抓取姿态有效，则跳转到步骤5；
若该抓取姿态无效，则跳转到步骤6；
5、返回当前尝试的抓取姿态作为结果；
6、检测该抓取姿态是否已经绕中心点旋转少于360度：
若超过360度，则跳转到步骤3，重新在模板上进行采样；
若少于360度，则跳转到步骤7；
7、将抓取姿态绕采样中心点旋转Rotate_step弧度，并跳转到步骤4；
8、如图3中所示的P1至P11为螺旋线上的抓取中心点采样，虚线框表示过程中尝试的抓取姿态，如此循环，直到找到可用的抓取姿态。
采用上述步骤后，本具体实施方式有益效果为：本具体实施方式所述的一种基于模板的快速机器人抓取姿态的规划方法，其使用简单，参数明了易懂，能够在较短时间内遍历尽可能多的住区姿态，效率高，且规划模板可变，能够适应不同的目标形状，实用性更强，本发明具有操作简单，设置合理等优点。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种基于模板的快速机器人抓取姿态的规划方法，其特征在于：它的操作步骤如下：
(1)、定义抓取规划模板；
(2)、设定规划参数；
(3)、按照设定好的规划参数从抓取规划模板上生成一个抓取中心采样点；
(4)、检验该抓取姿态是否可用：
若可用，则进行步骤(5)，即返回当前尝试的抓取姿态作为结果；
若不可用，则进行步骤(6)，即检测该抓取姿态是否已经绕抓取中心采样点旋转少于360度；
(5)、返回当前尝试的抓取姿态作为结果；
(6)、检测该抓取姿态是否已经绕抓取中心采样点旋转少于360度：
若已绕抓取采样中心旋转少于360度，则进入步骤(7)，即将抓取姿态绕抓取中心采样点旋转，并返回步骤(4)，即检验该抓取姿态是否可用；
若绕抓取中心采样点旋转超过360度，则返回步骤(3)，即按照设定好的规划参数重新从抓取规划模板上生成一个抓取中心采样点；
(7)、将抓取姿态绕抓取中心采样点旋转；
(8)、如此循环，直到找到可用的抓取姿态。
2.根据权利要求1所述的一种基于模板的快速机器人抓取姿态的规划方法，其特征在于：所述的步骤(4)中检验该抓取姿态是否可用的检验内容如下：抓取姿态是否会使夹具超出物品的表面范围；抓取姿态是否会使机器人、夹具与周围环境发生碰撞。
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