CN111590575B - 一种机器人的控制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人的控制系统及其方法，控制系统包括：点云获取模块，实时采集点云图像；指令获取模块，获取机器人的指定对象和指定区域；定位模块，将点云图像、指定对象和当前区域输入定位模型中，以在指定区域内获取包含指定对象的当前区域；移动模块，控制机器人朝向当前区域移动，并获取机器人与当前区域之间的第一距离；驱动模块，控制机器人停止移动，并控制机器人的机械臂抓握当前区域中的指定对象；判断模块，判断第一距离是否到达预设目标距离，若否，将当前区域设置为指定区域，并依次控制点云获取模块、定位模块和移动模块工作，若是，控制驱动模块工作。本发明的有益效果：逐步缩小当前区域，使得机器人可以精确定位指定对象。

Description

一种机器人的控制系统及其方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人的控制系统及其方法。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，还可以根据以人工智能技术制定的原则进行行动。

目前，往往通过控制者下发的执行指令对机器人进行控制，从而改变机器人的执行动作。例如，以机器人开门为例，需要控制者实时向机器人发送各种执行指令(例如，需要控制者控制机器人走到门的位置处，需要控制者控制机器人抬起手臂握住门把手开门)，机器人根据每个执行指令进行执行，而不考虑其他方面的因素。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种旨在不需要控制者实时控制机器人的控制系统及其方法。

具体技术方案如下：

一种机器人的控制系统，其中，应用于一机器人中，控制系统包括：

点云获取模块，用于实时采集一测量范围内的点云图像；

指令获取模块，用于获取机器人的指定对象和指定对象对应的指定区域；

定位模块，分别与点云获取模块和指令获取模块连接，用于将点云图像、指定对象和当前区域实时输入预先训练得到的定位模型中，定位模型在指定区域内获取包含指定对象的当前区域；

移动模块，与定位模块连接，用于控制机器人朝向当前区域移动，并实时获取机器人与当前区域之间的第一距离；

驱动模块，用于控制机器人停止移动，并控制机器人的机械臂抓握当前区域中的指定对象；

判断模块，分别与移动模块和驱动模块连接，用于判断第一距离是否到达预设目标距离，于第一距离未达到预设目标距离时，将当前区域设置为指定区域，并依次控制点云获取模块、定位模块和移动模块工作，以及于第一距离达到预设目标距离时，控制驱动模块工作。

优选的，机器人的控制系统，其中，点云获取模块包括：

点云采集单元，根据雷达扫描仪采集测量范围内的第一雷达点云；

点云处理单元，与点云采集单元连接，用于根据第一雷达点云的平滑度、坡度和密度对第一雷达点云进行筛选处理，以得到点云图像。

优选的，机器人的控制系统，其中，指令获取模块包括：

接收单元，与外接的用户端连接，用于获取用户输入的指定对象和鼠标点击位置；

位置处理单元，与接收单元连接，用于以鼠标点击位置为圆心得到指定对象对应的指定区域。

优选的，机器人的控制系统，其中，指令获取模块包括：

存储单元，存储单元用于存储至少一个指定对象和每个指定对象对应的多个第一区域；

选择单元，与存储单元连接，用于在所有指定对象中选择一个指定对象；

获取单元，与选择单元连接，根据选择的指定对象在对应的多个第一区域选择一个第一区域作为指定区域。

优选的，机器人的控制系统，其中，判断模块包括：

第一判断单元，判断第一距离是否到达预设初始距离，于第一距离到达预设初始距离时，将当前区域设置为指定区域，依次控制定位模块和移动模块进行工作，并于第一距离未到达预设初始距离时，控制移动模块进行工作。

优选的，机器人的控制系统，其中，判断模块包括：

第二判断单元，判断第一距离是否到达预设目标距离，于第一距离到达预设目标距离时，将当前区域设置为指定区域，依次控制定位模块和移动模块进行工作，并于第一距离未到达预设目标距离时，控制移动模块进行工作。

优选的，机器人的控制系统，其中，预设初始距离大于预设目标距离。

优选的，机器人的控制系统，其中，预设目标距离为2米。

优选的，机器人的控制系统，其中，预设初始距离为5米。

还包括一种机器人的控制方法，其中，包括以下步骤：

步骤S1，获取机器人的指定对象和指定对象对应的指定区域；

步骤S2，实时采集一测量范围内的点云图像；

步骤S3，将点云图像、指定对象和当前区域实时输入预先训练得到的定位模型中，以在指定区域内获取包含指定对象的当前区域；

步骤S4，控制机器人朝向当前区域移动，并实时获取机器人与当前区域之间的第一距离；

步骤S5，判断第一距离是否到达一预设目标距离；

若是，执行步骤S6；

若否，将当前区域设置为指定区域，返回步骤S2；

步骤S6，控制机器人停止移动，并控制机器人的机械臂抓握当前区域中的指定对象。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过逐步缩小当前区域，使得机器人可以从粗略定位指定对象到精确定位指定对象，进而实现机器人根据单一指令实现自动查找指定对象，并执行抓握操作。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为本发明机器人的控制系统的实施例的原理框图；

图2为本发明机器人的控制系统的实施例的点云获取模块的原理框图；

图3为本发明机器人的控制系统的实施例的指令获取模块的原理框图一；

图4为本发明机器人的控制系统的实施例的指令获取模块的原理框图二；

图5为本发明机器人的控制系统的实施例的判断模块的原理框图；

图6为本发明机器人的控制方法的实施例的流程图；。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明包括一种机器人的控制系统，其中，应用于一机器人中，如图1所示，控制系统包括：

点云获取模块1，用于实时采集一测量范围内的点云图像；

指令获取模块2，用于获取机器人的指定对象和指定对象对应的指定区域；

定位模块3，分别与点云获取模块1和指令获取模块2连接，用于将点云图像、指定对象和当前区域实时输入预先训练得到的定位模型中，定位模型在指定区域内获取包含指定对象的当前区域；

移动模块4，与定位模块3连接，用于控制机器人朝向当前区域移动，并实时获取机器人与当前区域之间的第一距离；

驱动模块6，用于控制机器人停止移动，并控制机器人的机械臂抓握当前区域中的指定对象；

判断模块5，分别与移动模块4和驱动模块6连接，用于判断第一距离是否到达预设目标距离，于第一距离未达到预设目标距离时，将当前区域设置为指定区域，并依次控制点云获取模块1、定位模块3和移动模块4工作，以及于第一距离达到预设目标距离时，控制驱动模块6工作。

在上述实施例中，首先通过指令获取模块2获取机器人的指定对象和指定对象对应的指定区域；此时的指定区域为最初的指定区域，即此时的指定区域是最大的指定区域；

其中，点云获取模块1实时采集测量范围内的点云图像；

接着，定位模块3将点云图像、指定对象和当前区域实时输入预先训练得到的定位模型中，定位模型在指定区域内获取包含指定对象的当前区域；此时的当前区域的区域大小小于最大的指定区域的区域大小；

随后，移动模块4控制机器人朝向当前区域移动，并实时获取机器人与当前区域之间的第一距离；

紧接着，判断模块5判断第一距离是否到达预设目标距离；

于第一距离未达到预设目标距离时，将当前区域设置为指定区域，并依次控制点云获取模块1、定位模块3和移动模块4工作，从而实现随着机器人的移动进一步缩小当前区域的大小，其中不管当前区域如何缩小，每个当前区域中均包括指定对象；

以及于第一距离达到预设目标距离时，控制驱动模块6工作，使得驱动模块6控制机器人的机械臂抓握当前区域中的指定对象。

从而通过逐步缩小当前区域，使得机器人可以从粗略定位指定对象到精确定位指定对象，进而实现机器人根据单一指令实现自动查找指定对象，并执行抓握操作。

作为优选的实施方式，其中，测量范围可以根据第一距离的缩小而缩小，例如，初始的测量范围为最大的测量范围，随后的测量范围可以为以机器人到当前区域的最远处为半径的圆。

进一步地，在上述实施例中，如图2所示，点云获取模块1包括：

点云采集单元11，根据雷达扫描仪采集测量范围内的第一雷达点云；

点云处理单元12，与点云采集单元11连接，用于根据第一雷达点云的平滑度、坡度和密度对第一雷达点云进行筛选处理，以得到点云图像。

在上述实施例中，通过点云处理单元12对点云采集单元11得到的第一雷达点云进行去噪处理，以得到平滑、清晰的点云图像，方便后续定位模块3对指定对象的进一步定位。

进一步地，作为优选的实施方式，如图3所示，指令获取模块2包括：

接收单元21，与外接的用户端连接，用于获取用户输入的指定对象和鼠标点击位置；

位置处理单元22，与接收单元21连接，用于以鼠标点击位置为圆心得到指定对象对应的指定区域。

在上述实施例中，可以直接接收外界的用户端输入的指定对象，并根据用户用鼠标点击得到的鼠标点击位置得到指定区域，此时的指定区域的可以有较大范围，其中，位置处理单元22处理得到的指定区域中包括上述指定对象。

进一步地，作为优选的实施方式，如图4所示，指令获取模块2包括：

存储单元23，存储单元23用于存储至少一个指定对象和每个指定对象对应的多个第一区域；

选择单元24，与存储单元23连接，用于在所有指定对象中选择一个指定对象；

获取单元25，与选择单元24连接，根据选择的指定对象在对应的多个第一区域选择一个第一区域作为指定区域。

在上述实施例中，可以直接用存储单元23中随机选择一个指定对象和该指定对象对应的一个第一区域作为指定区域。

作为优选的实施方式，上述存储单元23可以为数据库。

作为优选的实施方式，多个指定对象可以在同一个第一区域中。

进一步地，在上述实施例中，如图5所示，判断模块5包括：

第一判断单元51，判断第一距离是否到达预设初始距离，于第一距离到达预设初始距离时，将当前区域设置为指定区域，依次控制定位模块3和移动模块4进行工作，并于第一距离未到达预设初始距离时，控制移动模块4进行工作。

在上述实施例中，通过根据第一距离是否到达预设初始距离，来缩小定位模块3得到的当前区域的区域大小。

进一步地，在上述实施例中，如图5所示，判断模块5包括：

第二判断单元52，判断第一距离是否到达预设目标距离，于第一距离到达预设目标距离时，将当前区域设置为指定区域，依次控制定位模块3和移动模块4进行工作，并于第一距离未到达预设目标距离时，控制移动模块4进行工作。

在上述实施例中，通过根据第一距离是否到达预设目标距离，来缩小定位模块3得到的当前区域的区域大小。

进一步地，在上述实施例中，预设初始距离大于预设目标距离。

在上述实施例中，通过不同的预设初始距离和预设目标距离来进一步缩小定位模块3得到的当前区域的区域大小。

作为优选的实施方式，可以只设置两个预设距离(包括上述预设初始距离和预设目标距离)，即定位模块3只进行两次当前区域的缩小，可以节约机器人的计算量，从而增加机器人的待机时间。

作为优选的实施方式，可以设置预设时间周期，判断模块5可以根据预设时间周期进行周期性判断。

作为优选的实施方式，定位模型可以基于全卷积模型建立。

进一步地，在上述实施例中，预设目标距离为2米。

进一步地，在上述实施例中，预设初始距离为5米。

还包括一种机器人的控制方法，如图6所示，包括以下步骤：

步骤S1，获取机器人的指定对象和指定对象对应的指定区域；

步骤S2，实时采集一测量范围内的点云图像；

步骤S3，将点云图像、指定对象和当前区域实时输入预先训练得到的定位模型中，以在指定区域内获取包含指定对象的当前区域；

步骤S4，控制机器人朝向当前区域移动，并实时获取机器人与当前区域之间的第一距离；

步骤S5，判断第一距离是否到达一预设目标距离；

若是，执行步骤S6；

若否，将当前区域设置为指定区域，返回步骤S2；

步骤S6，控制机器人停止移动，并控制机器人的机械臂抓握当前区域中的指定对象。

在上述实施例中，首先获取机器人的指定对象和指定对象对应的指定区域；此时的指定区域为最初的指定区域，即此时的指定区域是最大的指定区域；

然后，实时采集测量范围内的点云图像；

接着，将点云图像、指定对象和当前区域实时输入预先训练得到的定位模型中，定位模型在指定区域内获取包含指定对象的当前区域；此时的当前区域的区域大小小于最大的指定区域的区域大小；

随后，控制机器人朝向当前区域移动，并实时获取机器人与当前区域之间的第一距离；

紧接着，判断第一距离是否到达预设目标距离；

于第一距离未达到预设目标距离时，将当前区域设置为指定区域，返回步骤S2，从而实现随着机器人的移动进一步缩小当前区域的大小，其中不管当前区域如何缩小，每个当前区域中均包括指定对象；

以及于第一距离达到预设目标距离时，控制机器人的机械臂抓握当前区域中的指定对象。

从而通过逐步缩小当前区域，使得机器人可以从粗略定位指定对象到精确定位指定对象，进而实现机器人根据单一指令实现自动查找指定对象，并执行抓握操作。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机器人的控制系统，其特征在于，应用于一机器人中，所述控制系统包括：

点云获取模块，用于实时采集一测量范围内的点云图像；

指令获取模块，用于获取所述机器人的指定对象和所述指定对象对应的指定区域；

定位模块，分别与所述点云获取模块和所述指令获取模块连接，用于将所述点云图像、所述指定对象和所述指定区域实时输入预先训练得到的定位模型中，所述定位模型在所述指定区域内获取包含所述指定对象的当前区域；

移动模块，与所述定位模块连接，用于控制所述机器人朝向所述当前区域移动，并实时获取所述机器人与所述当前区域之间的第一距离；

驱动模块，用于控制所述机器人停止移动，并控制所述机器人的机械臂抓握所述当前区域中的所述指定对象；

判断模块，分别与所述移动模块和所述驱动模块连接，用于判断所述第一距离是否到达一预设目标距离，于所述第一距离未达到所述预设目标距离时，将所述当前区域设置为所述指定区域，并依次控制所述点云获取模块、所述定位模块和所述移动模块工作，以及于所述第一距离达到预设目标距离时，控制所述驱动模块工作。

2.如权利要求1所述的机器人的控制系统，其特征在于，所述点云获取模块包括：

点云采集单元，根据雷达扫描仪采集所述测量范围内的第一雷达点云；

点云处理单元，与所述点云采集单元连接，用于根据所述第一雷达点云的平滑度、坡度和密度对所述第一雷达点云进行筛选处理，以得到所述点云图像。

3.如权利要求1所述的机器人的控制系统，其特征在于，所述指令获取模块包括：

接收单元，与外接的用户端连接，用于获取用户输入的所述指定对象和鼠标点击位置；

位置处理单元，与所述接收单元连接，用于以所述鼠标点击位置为圆心得到所述指定对象对应的指定区域。

4.如权利要求1所述的机器人的控制系统，其特征在于，所述指令获取模块包括：

存储单元，所述存储单元用于存储至少一个所述指定对象和每个所述指定对象对应的多个第一区域；

选择单元，与所述存储单元连接，用于在所有所述指定对象中选择一个所述指定对象；

获取单元，与所述选择单元连接，根据选择的所述指定对象在对应的多个所述第一区域选择一个所述第一区域作为所述指定区域。

5.如权利要求1所述的机器人的控制系统，其特征在于，所述判断模块包括：

第一判断单元，判断所述第一距离是否到达预设初始距离，于所述第一距离到达所述预设初始距离时，将所述当前区域设置为所述指定区域，依次控制所述定位模块和所述移动模块进行工作，并于所述第一距离未到达所述预设初始距离时，控制所述移动模块进行工作。

6.如权利要求5所述的机器人的控制系统，其特征在于，所述判断模块包括：

第二判断单元，判断所述第一距离是否到达预设目标距离，于所述第一距离到达所述预设目标距离时，将所述当前区域设置为所述指定区域，依次控制所述定位模块和所述移动模块进行工作，并于所述第一距离未到达所述预设目标距离时，控制所述移动模块进行工作。

7.如权利要求6所述的机器人的控制系统，其特征在于，所述预设初始距离大于所述预设目标距离。

8.如权利要求1所述的机器人的控制系统，其特征在于，所述预设目标距离为2米。

9.如权利要求7所述的机器人的控制系统，其特征在于，所述预设初始距离为5米。

10.一种机器人的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，获取所述机器人的指定对象和所述指定对象对应的指定区域；

步骤S2，实时采集一测量范围内的点云图像；

步骤S3，将所述点云图像、所述指定对象和所述指定区域实时输入预先训练得到的定位模型中，以在所述指定区域内获取包含所述指定对象的当前区域；

步骤S4，控制所述机器人朝向所述当前区域移动，并实时获取所述机器人与所述当前区域之间的第一距离；

步骤S5，判断所述第一距离是否到达一预设目标距离；

若是，执行步骤S6；

若否，将所述当前区域设置为所述指定区域，返回步骤S2；

步骤S6，控制所述机器人停止移动，并控制所述机器人的机械臂抓握所述当前区域中的所述指定对象。

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