CN111975773A - 一种控制机械臂的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制机械臂的方法及装置，用以提高机械臂工作时对自身及周围环境的安全性。所述方法，包括：在机械臂工作的过程中，对预设的监控区域进行监控，判断是否有物体进入所述监控区域；当有物体进入所述监控区域时，评估当前危险情况的置信度；根据所述置信度控制所述机械臂的工作。

Description

一种控制机械臂的方法及装置
技术领域
本发明涉及计算机及通信技术领域，特别涉及一种控制机械臂的方法及装置。
背景技术
随着科学技术的发展，人工智能技术发展越来越迅速，应用越来越广泛。机器人和机械臂已代替部分人力，可以智能的完成部分人类工作。机械臂工作的自动化和安全性，一直是业内关注的焦点。
发明内容
本发明提供一种控制机械臂的方法及装置，用以提高机械臂工作时对自身及周围环境的安全性。
本发明提供一种控制机械臂的方法，包括：
在机械臂工作的过程中，对预设的监控区域进行监控，判断是否有物体进入所述监控区域；
当有物体进入所述监控区域时，评估当前危险情况的置信度；
根据所述置信度控制所述机械臂的工作。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本实施例实现了在机械臂工作的过程中，对机械臂周围环境进行监控，当有物体进入机械臂周围区域时，认为存在一定的危险性，根据危险情况控制机械臂的工作，可有效提高机械臂和物体的安全性。
可选的，所述对预设的监控区域进行监控，包括：
通过图像拍摄、热成像感应、红外距离感应中的至少一种监控方式，对预设的监控区域进行监控。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本实施例支持多种监控方式，使得监控更准确、全面。
可选的，所述当有物体进入所述监控区域时，评估当前危险情况的置信度，包括：
当有物体进入所述监控区域时，根据预设的危险因素，评估当前危险情况的置信度；其中，所述预设的危险因素至少包括下列之一：有无物体、物体是否有生命、物体的大小、物体的运动方向和物体的运动速度。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本实施例基于多种因素评估危险性，评估结果更准确，有助于更好的控制机械臂。
可选的，所述方法还包括：
根据机械臂的运动路径，确定所述预设的监控区域；其中，所述预设的监控区域包括机械臂的运动路径所关联到的区域。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本实施例根据机械臂运动路径确定的监控区域与机械臂的关联性更强，有助于实现精准监控。
可选的，所述预设的监控区域包括机械臂在未来预设时长内的运动路径所关联到的区域。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本实施例确定出的监控区域更小、更精准。
可选的，所述根据所述置信度控制所述机械臂的工作，包括：
当所述置信度大于预设的第一置信度阈值时，控制机械臂以预设的低速运动；
当所述置信度大于预设的第二置信度阈值时，控制机械臂停止运动；
其中，第二置信度阈值大于第一置信度阈值；置信度越大，表示危险程度越高。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本实施例根据危险程度实现对机械臂的分级控制。
可选的，所述方法还包括：
当所述置信度大于预设的第一置信度阈值时，向用户输出告警提示信息。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本实施例还可以向用户提示危险性，提醒用户注意，以免误伤等。
本发明提供一种控制机械臂的装置，包括：
监控模块，用于在机械臂工作的过程中，对预设的监控区域进行监控，判断是否有物体进入所述监控区域；
评估模块，用于当有物体进入所述监控区域时，评估当前危险情况的置信度；
控制模块，用于根据所述置信度控制所述机械臂的工作。
可选的，所述监控模块包括：
监控子模块，用于通过图像拍摄、热成像感应、红外距离感应中的至少一种监控方式，对预设的监控区域进行监控。
可选的，所述评估模块包括：
评估子模块，用于当有物体进入所述监控区域时，根据预设的危险因素，评估当前危险情况的置信度；其中，所述预设的危险因素至少包括下列之一：有无物体、物体是否有生命、物体的大小、物体的运动方向和物体的运动速度。
可选的，所述装置还包括：
区域模块，用于根据机械臂的运动路径，确定所述预设的监控区域；其中，所述预设的监控区域包括机械臂的运动路径所关联到的区域。
可选的，所述预设的监控区域包括机械臂在未来预设时长内的运动路径所关联到的区域。
可选的，所述控制模块包括：
第一控制子模块，用于当所述置信度大于预设的第一置信度阈值时，控制机械臂以预设的低速运动；
第二控制子模块，用于当所述置信度大于预设的第二置信度阈值时，控制机械臂停止运动；
其中，第二置信度阈值大于第一置信度阈值；置信度越大，表示危险程度越高。
可选的，所述装置还包括：
输出模块，用于当所述置信度大于预设的第一置信度阈值时，向用户输出告警提示信息。
本发明提供一种控制机械臂的装置，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
在机械臂工作的过程中，对预设的监控区域进行监控，判断是否有物体进入所述监控区域；
当有物体进入所述监控区域时，评估当前危险情况的置信度；
根据所述置信度控制所述机械臂的工作。
本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现所述方法的步骤。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中控制机械臂的方法流程图；
图2为本发明实施例中控制机械臂的方法流程图；
图3为本发明实施例中控制机械臂的方法流程图；
图4为本发明实施例中控制机械臂的装置结构图；
图5为本发明实施例中监控模块的结构图；
图6为本发明实施例中评估模块的结构图；
图7为本发明实施例中控制机械臂的装置结构图；
图8为本发明实施例中控制模块的结构图；
图9为本发明实施例中控制机械臂的装置结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
相关技术中，机械臂可以按照目标位置规划自己的运动路径。但是，在机械臂运动的过程中，如果在机械臂的周围突然出现某物体，该物体可能与机械臂发生碰撞，这样对该物体和机械臂都会产生危险。
为解决上述问题，本实施例对机械臂的周围区域进行监控，判断是否有物体进入该区域，据此来控制机械臂的工作，以减少与该物体发生碰撞的可能，提高机械臂工作的安全性。
参见图1，本实施例中控制机械臂的方法包括：
步骤101：在机械臂工作的过程中，对预设的监控区域进行监控，判断是否有物体进入所述监控区域。当没有物体进入所述监控区域时，可以继续步骤101，持续进行监控。
步骤102：当有物体进入所述监控区域时，评估当前危险情况的置信度。
步骤103：根据所述置信度控制所述机械臂的工作。
本实施例可以由机械臂控制系统实现。机械臂控制系统在控制机械臂开始工作时，向监控设备发送控制信号，以控制监控设备开始工作，对预设的监控区域进行监控，并将监控到的数据发送给机械臂控制系统。机械臂控制系统相当于根据收到的数据对预设的监控区域进行监控，判断是否有物体进入所述监控区域。
本实施例中，机械臂处于工作状态时，机械臂可以处于运动状态，也可以处于静止状态。即使机械臂处于静止状态，但是可能即将发生运动，所以此时如果有物体进入监控区域，未来可能产生危险，所以本实施例也要进行监控。
本实施例中，当有物体进入所述监控区域时，指的是在监控区域中，从没有物体变为有物体，说明该物体不是固有存在于监控区域中，往往是突然进入监控区域中，可能对机械臂的工作产生危险。从没有物体变为有物体这样的变化，可以通过将前后两个时刻的监控结果进行对比得到。也可以将当前时刻的监控结果与预存的环境数据进行比较得到。预存的环境数据可以在初始安装时得到。
本实施例中，预设的监控区域可以为机械臂工作时所能触及的最大区域，也可以是操作台所在的空间范围区域。该监控区域可以是一个三维区域。该监控区域可以由机械臂控制系统根据机械臂的能力进行配置，或者通过对操作台的检测来进行配置，也可以由用户自定义等。
本实施例中的物体可以是完整物体，也可以是某物体的局部。物体的局部进入监控区域，也认为有物体进入监控区域。
可选的，所述步骤101包括：步骤A。
步骤A：通过图像拍摄、热成像感应、红外距离感应中的至少一种监控方式，对预设的监控区域进行监控。
本实施例中，监控设备可以有摄像头、热成像仪、红外传感器等，监控方式有图像监控、红外热成像监控和红外距离监控等。
在通过图像监控时，对监控区域进行连续拍摄，获得多幅图像。将多幅图像进行比较，判断是否有物体出现。
在通过热成像感应监控时，获得监控区域内的多幅热成像感应图像，将多幅热成像感应图像进行比较，判断是否有物体出现。
在通过红外距离感应监控时，获得监控区域内的多个距离数据，将多个距离数据进行比较，判断距离数据是否有变化，如果有变化，说明可能有物体出现。
还可以有其它监控方式，凡是能检测是否有物体出现的方式均适用于本实施例。
可选的，所述步骤102包括：步骤B。
步骤B：当有物体进入所述监控区域时，根据预设的危险因素，评估当前危险情况的置信度；其中，所述预设的危险因素至少包括下列之一：有无物体、物体是否有生命、物体的大小、物体的运动方向和物体的运动速度。
例如，有物体，该危险因素的取值为1(或100等)；没有物体，该危险因素的取值为0。物体有生命，该危险因素的取值为1(或100等)；物体没有生命，该危险因素的取值为0。物体越大，该危险因素的取值越高。物体的运动方向越趋向于机械臂的方向，该危险因素的取值越高。物体的运动速度越快，该危险因素的取值越高。多个危险因素可以进行加权求和，得到当前危险情况的置信度。各危险因素对应的权重可以预先配置。
其中，物体的运动方向的危险因素评估可以有多种方式，例如，物体的运动方向越趋向于机械臂基座的方向，该危险因素的取值越高。又如，物体的运动方向越趋向于机械臂当前的运动路径，该危险因素的取值越高。又如，物体的运动方向越趋向于机械臂未来预设时长(如3或5秒)内的运动路径，该危险因素的取值越高。
其中，物体的运动速度可以是绝对速度，也可以是与机械臂的相对速度。
可选的，所述方法还包括：步骤C。
步骤C：根据机械臂的运动路径，确定所述预设的监控区域；其中，所述预设的监控区域包括机械臂的运动路径所关联到的区域。
本实施例中，机械臂控制系统可以根据目标位置规划机械臂的运动路径，所以可以时刻知道机械臂当前及未来的运动路径。机械臂控制系统可以一次性获得一个或一系列的多个目标位置或动作命令等，所以机械臂控制系统可以知道未来的运动路径。运动路径可能是一条线，在运动路径的基础上加上预设宽度(可参考机械臂的臂长等因素进行配置)，可得到监控区域。该监控区域与机械臂的实际动作的关联性更大，该区域范围更精准，使得监控结果更精准。
可选的，所述预设的监控区域包括机械臂在未来预设时长内的运动路径所关联到的区域。
本实施例中，机械臂控制系统可以知道机械臂未来很长一段时间内的运动路径，可以根据该运动路径所涉及到的范围确定监控区域。但是，对于运动的物体来说，可能是在短时间内飞过监控区域，所以可以关注未来较短一段时间内的运动路径。这样得到的监控区域范围更小、更精准，使得监控结果更精准。
可选的，所述步骤103包括：步骤D1和/或步骤D2。
步骤D1：当所述置信度大于预设的第一置信度阈值时，控制机械臂以预设的低速运动。
步骤D2：当所述置信度大于预设的第二置信度阈值时，控制机械臂停止运动。
其中，第二置信度阈值大于第一置信度阈值；置信度越大，表示危险程度越高。
本实施例中，当存在一定的危险时，可以控制机械臂减速或停止。例如，机械臂正常工作的速度是2档，当所述置信度大于预设的第一置信度阈值时，控制机械臂以1档速度运动，本实施例中的低速指是的低于正常工作的速度。当所述置信度大于预设的第二置信度阈值时，控制机械臂转为0档，即停止。第一置信度阈值可以有多个，即机械臂的低速可以有多个档位，本实施例是一个档位进行举例说明。
本实施例中，当存在一定的危险但是危险程度不高时，可以控制机械臂以较低速度工作，提高避开物体的可能性。当危险程度较高时，可以控制机械臂立刻停止运动，提高避开物体的可能性。
对于有生命的物体和没有生命的物体，或者针对其它危险因素，可以设置不同的第一置信度阈值和第二置信度阈值。例如，当有生命的物体进入监控区域时的第一置信度阈值低于当没有生命的物体进入监控区域时的第一置信度阈值，也就是说当有生命的物体进入监控区域时的危险程度更高。
如果置信度降低，可以恢复机械臂的运动，或者恢复机械臂的运动速度。
可选的，所述方法还包括：步骤E。
步骤E：当所述置信度大于预设的第一置信度阈值时，向用户输出告警提示信息。
本实施例中还可以提醒用户存在危险情况，提示用户进行注意。可以是语音、警铃、闪灯等形式进行提醒。
下面通过几个实施例详细介绍实现过程。
参见图2，本实施例中控制机械臂的方法包括：
步骤201：在机械臂工作的过程中，根据机械臂的运动路径，确定所述预设的监控区域；其中，所述预设的监控区域包括机械臂的运动路径所关联到的区域。
步骤202：通过图像拍摄、热成像感应、红外距离感应中的至少一种监控方式，对预设的监控区域进行监控。
步骤203：判断是否有物体进入所述监控区域。当没有物体进入所述监控区域时，可以继续步骤201，持续进行监控。当有物体进入所述监控区域时，继续步骤204。
步骤204：根据预设的危险因素，评估当前危险情况的置信度；其中，所述预设的危险因素至少包括下列之一：有无物体、物体是否有生命、物体的大小、物体的运动方向和物体的运动速度。
步骤205：根据所述置信度控制所述机械臂的工作。
参见图3，本实施例中控制机械臂的方法包括：
步骤301：在机械臂工作的过程中，根据机械臂的运动路径，确定所述预设的监控区域；其中，所述预设的监控区域包括机械臂的运动路径所关联到的区域。
步骤302：通过图像拍摄、热成像感应、红外距离感应中的至少一种监控方式，对预设的监控区域进行监控。
步骤303：判断是否有物体进入所述监控区域。当没有物体进入所述监控区域时，可以继续步骤301，持续进行监控。当有物体进入所述监控区域时，继续步骤304。
步骤304：根据预设的危险因素，评估当前危险情况的置信度；其中，所述预设的危险因素至少包括下列之一：有无物体、物体是否有生命、物体的大小、物体的运动方向和物体的运动速度。
步骤305：当所述置信度大于预设的第一置信度阈值时，控制机械臂以预设的低速运动。
步骤306：当所述置信度大于预设的第二置信度阈值时，控制机械臂停止运动。
步骤307：当所述置信度不大于预设的第一置信度阈值时，控制机械臂继续以正常速度运动。
步骤308：当所述置信度大于预设的第一置信度阈值时，向用户输出告警提示信息。
上述实施例可根据实际需要进行自由组合。
通过以上描述介绍了控制机械臂的实现过程，该过程可由装置实现，下面对该装置的内部结构和功能进行介绍。
参见图4，本实施例中控制机械臂的装置包括：监控模块401、评估模块402和控制模块403。
监控模块401，用于在机械臂工作的过程中，对预设的监控区域进行监控，判断是否有物体进入所述监控区域。
评估模块402，用于当有物体进入所述监控区域时，评估当前危险情况的置信度。
控制模块403，用于根据所述置信度控制所述机械臂的工作。
可选的，如图5所示，所述监控模块401包括：监控子模块501。
监控子模块501，用于通过图像拍摄、热成像感应、红外距离感应中的至少一种监控方式，对预设的监控区域进行监控。
可选的，如图6所示，所述评估模块402包括：评估子模块601。
评估子模块601，用于当有物体进入所述监控区域时，根据预设的危险因素，评估当前危险情况的置信度；其中，所述预设的危险因素至少包括下列之一：有无物体、物体是否有生命、物体的大小、物体的运动方向和物体的运动速度。
可选的，如图7所示，所述装置还包括：区域模块701。
区域模块701，用于根据机械臂的运动路径，确定所述预设的监控区域；其中，所述预设的监控区域包括机械臂的运动路径所关联到的区域。
可选的，所述预设的监控区域包括机械臂在未来预设时长内的运动路径所关联到的区域。
可选的，如图8所示，所述控制模块403包括：第一控制子模块801和第二控制子模块802。
第一控制子模块801，用于当所述置信度大于预设的第一置信度阈值时，控制机械臂以预设的低速运动。
第二控制子模块802，用于当所述置信度大于预设的第二置信度阈值时，控制机械臂停止运动。
其中，第二置信度阈值大于第一置信度阈值；置信度越大，表示危险程度越高。
可选的，如图9所示，所述装置还包括：输出模块901。
输出模块901，用于当所述置信度大于预设的第一置信度阈值时，向用户输出告警提示信息。
一种控制机械臂的装置，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
在机械臂工作的过程中，对预设的监控区域进行监控，判断是否有物体进入所述监控区域；
当有物体进入所述监控区域时，评估当前危险情况的置信度；
根据所述置信度控制所述机械臂的工作。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种控制机械臂的方法，其特征在于，包括：
在机械臂工作的过程中，对预设的监控区域进行监控，判断是否有物体进入所述监控区域；
当有物体进入所述监控区域时，评估当前危险情况的置信度；
根据所述置信度控制所述机械臂的工作。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对预设的监控区域进行监控，包括：
通过图像拍摄、热成像感应、红外距离感应中的至少一种监控方式，对预设的监控区域进行监控。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当有物体进入所述监控区域时，评估当前危险情况的置信度，包括：
当有物体进入所述监控区域时，根据预设的危险因素，评估当前危险情况的置信度；其中，所述预设的危险因素至少包括下列之一：有无物体、物体是否有生命、物体的大小、物体的运动方向和物体的运动速度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据机械臂的运动路径，确定所述预设的监控区域；其中，所述预设的监控区域包括机械臂的运动路径所关联到的区域。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设的监控区域包括机械臂在未来预设时长内的运动路径所关联到的区域。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述置信度控制所述机械臂的工作，包括：
当所述置信度大于预设的第一置信度阈值时，控制机械臂以预设的低速运动；
当所述置信度大于预设的第二置信度阈值时，控制机械臂停止运动；
其中，第二置信度阈值大于第一置信度阈值；置信度越大，表示危险程度越高。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述置信度大于预设的第一置信度阈值时，向用户输出告警提示信息。
8.一种控制机械臂的装置，其特征在于，包括：
监控模块，用于在机械臂工作的过程中，对预设的监控区域进行监控，判断是否有物体进入所述监控区域；
评估模块，用于当有物体进入所述监控区域时，评估当前危险情况的置信度；
控制模块，用于根据所述置信度控制所述机械臂的工作。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述监控模块包括：
监控子模块，用于通过图像拍摄、热成像感应、红外距离感应中的至少一种监控方式，对预设的监控区域进行监控。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述评估模块包括：
评估子模块，用于当有物体进入所述监控区域时，根据预设的危险因素，评估当前危险情况的置信度；其中，所述预设的危险因素至少包括下列之一：有无物体、物体是否有生命、物体的大小、物体的运动方向和物体的运动速度。
11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
区域模块，用于根据机械臂的运动路径，确定所述预设的监控区域；其中，所述预设的监控区域包括机械臂的运动路径所关联到的区域。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述预设的监控区域包括机械臂在未来预设时长内的运动路径所关联到的区域。
13.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：
第一控制子模块，用于当所述置信度大于预设的第一置信度阈值时，控制机械臂以预设的低速运动；
第二控制子模块，用于当所述置信度大于预设的第二置信度阈值时，控制机械臂停止运动；
其中，第二置信度阈值大于第一置信度阈值；置信度越大，表示危险程度越高。
14.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
输出模块，用于当所述置信度大于预设的第一置信度阈值时，向用户输出告警提示信息。
15.一种控制机械臂的装置，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
在机械臂工作的过程中，对预设的监控区域进行监控，判断是否有物体进入所述监控区域；
当有物体进入所述监控区域时，评估当前危险情况的置信度；
根据所述置信度控制所述机械臂的工作。
16.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述指令被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
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