CN115446837A - 面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法和装置，属于智能硬件技术领域，所述方法包括：控制从机械臂移动到试管架的未采样区域，并抓取目标试管后携带目标试管移动到目标位置；控制主机械臂移动到离目标位置预设范围内后打开目标试管的盖子并拔出拭子；控制主机械臂通过拭子对待采样货物进行采样；控制主机械臂移动到离目标位置预设范围内后将采样后的拭子插回目标试管，并盖上目标试管的盖子；控制从机械臂将采样后的目标试管放入已采样区域的指定位置。通过本发明公开的面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法，能够对海关采样物品进行高效、精准地采样。

Description

面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法和装置

技术领域

本发明涉及智能硬件技术领域，尤其涉及一种面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法和装置。

背景技术

近年来，流行传染性疾病不断出现，生产生活环境中病毒性微生物的扩散严重影响了人类的身体健康甚至威胁生命，各国政府和广大公众纷纷采取措施从源头和传播上进行传染源防治。作为贸易大国，我国海关处于抗击输入性致病源的第一道防线，肩负着重要使命。病毒可附着于物体表面并感染接触人群。这一特点为处于抗击疫情一线的海关带来了巨大的工作压力和挑战。

防治入境货物可能存在的病毒污染，首要任务在于对物品进行采样，从而依据采样检验结果制定相关措施。当前主要依靠人工进行货物采样的方式容易使海关工作人员处于较为危险的工作环境中。同时，人工采样耗时耗力且效率不高，难以应对大量待检测货物。另外，货物仓储环境如冷冻、阴暗库房等存在的特殊性同样为人工采样带来了困难。

当前国内外研制的采样机器人主要面向空气采集、工业过程取样等。针对海关货物的包装进行采样作业，需对物体表面附着物进行提取，主要困难在于基于机器人平台对物体表面进行准确识别，同时采取精准的控制方法操纵机械臂夹取拭子进行采样，为了提高采样作业的效率，要求采样机器人可以完成同时移动与采样，这样对货物包装的多个面都可进行高效采样，。

智能机器人平台针对特殊应用场景，可以实现高效全自动工作。因此，设计研发智能采样机器人，并对采样机器人应用中面临的问题展开研究，满足海关检疫工作中安全采样、高效采样的需求的本领域迫切解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法和装置、电子设备，能够解决现有技术中存在的人工对海关物品进行采样时安全度低、效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例提供了一种面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法，其中，所述方法包括：

控制从机械臂移动到试管架的未采样区域，并抓取目标试管后携带目标试管移动到目标位置；

控制主机械臂移动到离所述目标位置预设范围内后，控制所述主机械臂打开所述目标试管的盖子并拔出拭子；

控制所述主机械臂携带所述拭子移动到待采样货物处，并通过所述拭子对待采样货物进行采样；

控制所述主机械臂移动到离所述目标位置预设范围内后，控制所述主机械臂将采样后的拭子插回所述目标试管，并盖上所述目标试管的盖子；

控制所述从机械臂携带所述目标试管移动到所述试管架的已采样区域，将采样后的目标试管放入所述已采样区域的指定位置。

可选地，控制从机械臂移动到试管架的未采样区域，并抓取目标试管后携带目标试管移动到目标位置的步骤，包括：

通过视觉识别技术识别出所述试管架的未采样区域和采样区域；

按照预设的试管取出顺序，从所述未采样区域中确定待取出的目标试管；

执行第一轨迹规划得到从机械臂第一移动轨迹；

按照所述第一移动轨迹，控制从所述机械臂移动从初始位置到第二位置后，抓取所述目标试管；其中，所述第二位置位于所述目标位置预设范围内；

执行第二轨迹规划得到从机械臂第二移动轨迹；

按照所述第二移动轨迹，控制所述从机械臂从所述第二位置移动到所述目标位置。

可选地，按照所述第一移动轨迹，控制从所述机械臂移动从初始位置到第二位置后，抓取所述目标试管的步骤，包括：

按照所述第一移动轨迹，控制从所述机械臂移动从初始位置到第二位置；

生成所述目标试管的点云图；

依据所述目标试管的点云图，计算得到所述目标试管的各可抓取位姿；

从所述可抓取位姿中选出最优抓取位姿，按照所述最优抓取位姿抓取所述目标试管。

可选地，所述目标试管的盖子与拭子一体式设置。

可选地，所述控制所述从机械臂携带所述目标试管移动到所述试管架的已采样区域，将采样后的目标试管放入所述已采样区域的指定位置的步骤，包括：

依据预设的试管放回顺序，确定所述目标试管放置槽；

按照所述放置槽的位置和所述从机械臂的当前位置，规划所述从机械臂的第三移动轨迹；

按照所述第三移动轨迹，控制所述从机械臂携带所述目标试管移动到所述试管架的已采样区域，将采样后的目标试管放入所述已采样区域中所述目标试管放置槽内。

可选地，所述控制所述主机械臂携带所述拭子移动到待采样货物处，并通过所述拭子对待采样货物进行采样的步骤，包括：

确定主机械臂的关节位置和速度，与从机械臂的关节位置和速度之间的约束关系；

根据所述主机械臂的位移和速度以及所述约束关系，确定从机械臂对应的位移和速度；

通过对关节速度的时间导数，确定关节加速度的约束条件；

通过所述主机械臂、所述从机械臂末端位置、姿态以及关节加速度的约束条件，进行双臂协同运动规划，得到双臂协同运动规划结果；

基于所述双臂协同运动规划结果，控制所述主机械臂携带所述拭子移动到待采样货物处，并通过所述拭子对待采样货物进行采样。

本发明实施例提供了一种面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作装置，应用于面向海关的采样机器人，其中，所述装置包括：

第一控制模块，用于控制从机械臂移动到试管架的未采样区域，并抓取目标试管后携带目标试管移动到目标位置；

第二控制模块，用于控制主机械臂移动到离所述目标位置预设范围内后，控制所述主机械臂打开所述目标试管的盖子并拔出拭子；

第三控制模块，用于控制所述主机械臂携带所述拭子移动到待采样货物处，并通过所述拭子对待采样货物进行采样；

第四控制模块，用于控制所述主机械臂移动到离所述目标位置预设范围内后，控制所述主机械臂将采样后的拭子插回所述目标试管，并盖上所述目标试管的盖子；

第五控制模块，用于控制所述从机械臂携带所述目标试管移动到所述试管架的已采样区域，将采样后的目标试管放入所述已采样区域的指定位置。

可选地，所述第一控制模块包括：

第一子模块，用于通过视觉识别技术识别出所述试管架的未采样区域和采样区域；

第二子模块，用于按照预设的试管取出顺序，从所述未采样区域中确定待取出的目标试管；

第三子模块，用于执行第一轨迹规划得到从机械臂第一移动轨迹；

第四子模块，用于按照所述第一移动轨迹，控制从所述机械臂移动从初始位置到第二位置后，抓取所述目标试管；其中，所述第二位置位于所述目标位置预设范围内；

第五子模块，用于执行第二轨迹规划得到从机械臂第二移动轨迹；

第六子模块，用于按照所述第二移动轨迹，控制所述从机械臂从所述第二位置移动到所述目标位置。

可选地，所述第四子模块包括：

第一单元，用于按照所述第一移动轨迹，控制从所述机械臂移动从初始位置到第二位置；

第二单元，用于生成所述目标试管的点云图；

第三单元，依据所述目标试管的点云图，计算得到所述目标试管的各可抓取位姿；

第四单元，用于从所述可抓取位姿中选出最优抓取位姿，按照所述最优抓取位姿抓取所述目标试管。

可选地，所述目标试管的盖子与拭子一体式设置。

可选地，所述第五控制模块包括：

第七子模块，用于依据预设的试管放回顺序，确定所述目标试管放置槽；

第八子模块，用于按照所述放置槽的位置和所述从机械臂的当前位置，规划所述从机械臂的第三移动轨迹；

第九子模块，用于按照所述第三移动轨迹，控制所述从机械臂携带所述目标试管移动到所述试管架的已采样区域，将采样后的目标试管放入所述已采样区域中所述目标试管放置槽内。

可选地，所述第三控制模块包括：

第十子模块，用于确定主机械臂的关节位置和速度，与从机械臂的关节位置和速度之间的约束关系；

第十一子模块，用于根据所述主机械臂的位移和速度以及所述约束关系，确定从机械臂对应的位移和速度；

第十二子模块，用于通过对关节速度的时间导数，确定关节加速度的约束条件；

第十三子模块，用于通过所述主机械臂、所述从机械臂末端位置、姿态以及关节加速度的约束条件，进行双臂协同运动规划，得到双臂协同运动规划结果；

第十四子模块，用于基于所述双臂协同运动规划结果，控制所述主机械臂携带所述拭子移动到待采样货物处，并通过所述拭子对待采样货物进行采样。

本发明实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现上述任意一种面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法的步骤。

本发明实施例提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现上述任意一种面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法的步骤。

本发明实施例提供的面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方案，控制从机械臂移动到试管架的未采样区域，并抓取目标试管后携带目标试管移动到目标位置；控制主机械臂移动到离目标位置预设范围内后，控制主机械臂打开目标试管的盖子并拔出拭子；控制主机械臂携带拭子移动到待采样货物处，并通过拭子对待采样货物进行采样；控制主机械臂移动到离目标位置预设范围内后，控制主机械臂将采样后的拭子插回目标试管，并盖上目标试管的盖子；控制从机械臂携带所述目标试管移动到试管架的已采样区域，将采样后的目标试管放入已采样区域的指定位置。通过本发明实施例提供的该方案，可使得机器人在海关采样过程中双臂协同控制采样，一方面，可解放人力资源由机器人替代人力进行采样，降低人力时间成本、防护成本等；第二方面，可提升采样效率和精准度。

附图说明

图1是表示本申请实施例的机器人的软件系统中各模块交互示意图；

图2是表示本申请实施例的一种面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法的步骤流程图；

图3是表示本申请实施例的机器人双机械臂协同作业示意图；

图4是表示本申请实施例的一种面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作装置的结构框图；

图5是表示本申请实施例的一种电子设备的结构框图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方案进行详细地说明。

本发明的核心为面向海关采样工作的机器人双机械臂的协工作方法。一般的，根据机械臂与操作对象以及双机械臂之间的约束关系，双臂协调操作任务可以分为如下的两种：松协调操作任务和紧协调操作任务。松协调操作任务是基于一定的约束关系，可被分解为两个机械臂由两个机械臂分别执行的子任务；紧协调操作任务指的是需要两机械臂相互配合共同完成的存在同一工作空间中的作业任务。与松协调操作任务相比较，很明显紧协调操作。研究双机械臂系统运动规划问题，不仅要考虑运动学约束，还要考虑避障问题，在机械臂可达空间范围内，双机械臂互为障碍，需要进行碰撞检测，所以选取合适的运动规划方法尤为重要。

在海关货物采样作业中，本发明利用两个机械臂相互配合共同完成采样工作。协同工作过程中两个机械臂有严格的约束关系，一台机械臂作为主机械臂工作，负责夹持采样拭子，另一台机械臂作为从机械臂工作，负责夹持采样管，二者相互配合实现海关货物采样。

本发明的面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法整体过程如下：首先，从机械臂到达试管的附近位置，调整从机械臂末端夹持器的姿态，接下来让末端夹持器保持姿态相向运动，关闭夹持器从而抓取试管，并将试管固连在从机械臂末端。规划双机械臂在笛卡尔空间的运动轨迹，该运动过程满足一系列的约束条件，从机械臂携带试管移动到目标位置，主机械臂移动到目标位置附近，抓取并打开试管盖子，之后携带拭子对海关货物进行采样，采样结束后，主机械臂携带拭子移动回目标位置附近，将拭子插回试管，并关闭试管盖子，最后从机械臂将试管搬运到指定地点并释放夹持器。

本发明的面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法应用于包含双机械臂的机器人，该机器人的软件系统中各模块交互示意图如图1所示，机器人的软件系统包括：中心控制模块、视觉模块、轨迹规划模块和机械臂驱动模块，其中，中心控制模块用于在每个控制周期中确定接下来受控制的机械臂以及该机械臂要到达的目标位置；视觉模块获取视觉传感器采集到的图像数据，通过对图像数据进行识别和分析，确定目标位置的三维坐标数据；轨迹规划模块获取机械臂当前所在的位置，并结合视觉模块输出的目标位置点的三维坐标数据，在避障前提下执行轨迹规划，生成轨迹数据；机械臂驱动模块根据轨迹数据生成相应的控制指令，结合中心控制模块提供的受控机械臂信息驱动相应的机械臂进行移动。

本发明的机器人的两台机械臂均为六轴机械臂，因此，实际上，轨迹规划模块通过轨迹规划不仅可以得到机械臂末端执行器的空间轨迹，还可以得到各个关节的角位移、角速度和角加速度。双机械臂协同控制逻辑主要设定在中心控制模块，中心控制模块能够调用其他各个模块以实现对海关物品进行高效、精准地采样。

下面结合附图2对中心控制模块执行的面向海关采样工作的机器人双臂协同工作方法进行说明。

如附图2所示，本申请实施例的面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法包括以下步骤：

步骤201：控制从机械臂移动到试管架的未采样区域，并抓取目标试管后携带目标试管移动到目标位置。

机器人的中心控制模块中的存储介质存储有向海关采样工作的机器人双机械臂协同控制方法控制程序，机器人的处理器运行存储介质中的程序执行向海关采样工作的机器人双机械臂协同控制流程，对海关货物进行采样。机器人亦可称为采样机器人。

一种可选地控制从机械臂移动到试管架的未采样区域，并抓取目标试管后携带目标试管移动到目标位置的方式可以如下：

首先，通过视觉识别技术识别出试管架的未采样区域和采样区域；

其中，试管架划分为两个区域，未采样区域和已采样区域。机器人可以通过视觉模块区分出这两个区域，从而保证从机械臂在采样前从未采取区域取出目标试管，并在采样结束后将目标试管放回已采样区域。

其次，按照预设的试管取出顺序，从未采样区域中确定待取出的目标试管；

再次，执行第一轨迹规划得到从机械臂第一移动轨迹；按照第一移动轨迹，控制从机械臂移动从初始位置到第二位置后，抓取目标试管；

其中，第二位置位于目标位置预设范围内；

最后，执行第二轨迹规划得到从机械臂第二移动轨迹；按照第二移动轨迹，控制从机械臂从第二位置移动到目标位置。

上述目标位置可以理解为从机械臂的默认初始位置，除了抓取试管和放回试管的过程中，从机械臂默认一直处于该位置。

一种可选地实施例中，按照第一移动轨迹，控制从机械臂移动从初始位置到第二位置后，抓取目标试管的具体方式可以如下：

按照第一移动轨迹，控制从机械臂移动从初始位置到第二位置；生成目标试管的点云图；依据目标试管的点云图，计算得到目标试管的各可抓取位姿；从可抓取位姿中选出最优抓取位姿，按照最优抓取位姿抓取目标试管。

该种抓取目标试管的方式，能够确保以最优姿态抓取目标试管，可有效避免抓取时试管脱落或者抓取失败的问题。

步骤202：控制主机械臂移动到离目标位置预设范围内后，控制主机械臂打开目标试管的盖子并拔出拭子。

其中，目标试管的盖子与拭子一体式设置，该种设置结构可确保主机械臂拧开盖子后可以直接拔出拭子。需要说明的是，目标试管的盖子与拭子并不局限于一体式设置，二者还可以以粘结或者扦插的方式组合。

步骤203：控制主机械臂携带拭子移动到待采样货物处，并通过拭子对待采样货物进行采样。

一种可选地实施例中，控制主机械臂携带拭子移动到待采样货物处，并通过拭子对待采样货物进行采样的方式可以包括：

确定主机械臂的关节位置和速度，与从机械臂的关节位置和速度之间的约束关系；

根据主机械臂的位移和速度以及约束关系，确定从机械臂对应的位移和速度；

通过对关节速度的时间导数，确定关节加速度的约束条件；

通过主机械臂、从机械臂末端位置、姿态以及关节加速度的约束条件，进行双臂协同运动规划，得到双臂协同运动规划结果；

基于双臂协同运动规划结果，控制所述主机械臂携带所述拭子移动到待采样货物处，并通过拭子对待采样货物进行采样。

步骤204：控制主机械臂移动到离目标位置预设范围内后，控制主机械臂将采样后的拭子插回目标试管，并盖上目标试管的盖子。

步骤205：控制从机械臂携带目标试管移动到试管架的已采样区域，将采样后的目标试管放入已采样区域的指定位置。

在一种可选地实施例中，控制从机械臂携带目标试管移动到所述试管架的已采样区域，将采样后的目标试管放入已采样区域的指定位置的方式可以如下：

首先，依据预设的试管放回顺序，确定所述目标试管放置槽；

其次，按照放置槽的位置和从机械臂的当前位置，规划从机械臂的第三移动轨迹；

再次，按照第三移动轨迹，控制从机械臂携带目标试管移动到试管架的已采样区域，将采样后的目标试管放入已采样区域中目标试管放置槽内。

该种提前设定已采样区域内试管的放回顺序，实际采样过程中，先根据该放回顺序确定目标试管放到哪个槽，然后执行轨迹规划，从机械臂将采样后的目标试管放回该槽内的方式，可确保采样后的试管不会乱序，使得采样结果有迹可循。

本申请中提供的面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法的关键在于对双机械臂的运动轨迹进行规划，下面对轨迹规划模块对双机械比的运动轨迹的规划逻辑进行说明：

主机械臂在工作空间按照轨迹规划模块输出的轨迹数据进行移动，而从机械臂将配合主机械臂移动到合理的位置，即上述目标位置，从而便于采样拭子及时放入和拔出采样管。

(1)双机械臂协同运动约束

对于协同工作的双机械臂，需要先找到主机械臂的关节位置和速度与从机械臂的关节位置和速度之间的协同关系。这个协同关系将由一组完整等式约束指定，从这个协同关系中主机械臂与从机械臂所需的动作命令将始终处于协同模式。

本申请实施例中确定两个机械臂进行配合工作时的约束关系，探究双机械臂对应关系，根据主机械臂的位移速度确定从臂对应的位移和速度，并进一步通过对关节速度的时间导数可以确定关节加速度的约束条件。最终得到双机械臂末端位置、姿态及关节速度的约束。

(2)双机械臂协同运动规划

规划操作空间中双机械臂运动轨迹，首先需要确定机械臂的末端执行机构在笛卡尔直角坐标系下的运动轨迹，比如，机械臂末端是沿直线轨迹运动还是沿圆弧轨迹运动，或者是直线与曲线混合的轨迹，总之，需要先给定机械臂的末端执行机构运行的参数化轨迹方程。由于需要考虑任务空间是否存在障碍物的情况，因此还需要研究环境中的避障问题，同时，实际操作机械臂的过程中，需要将笛卡尔坐标与机械臂的关节空间坐标进行一个转换。

具体的机械臂轨迹规划流程为:指定起始位置与目标位置后，通过运动规划算法生成机械臂末端在操作空间的合理的运动轨迹，根据此运动轨迹在笛卡尔坐标系下的轨迹方程，在起始点和目的点之间沿运动轨迹进行采样插值计算，求出每个采样点对应的机械臂的空间位姿，通过运动学封闭逆解算法即可求得所有采样点对应的关节位置变量，从而使机械臂能沿理想的轨迹进行运动。

而对于双臂规划问题，本申请实施例中采用了主从规划的思想。如图3 中的机器人双机械臂协同作业示意图所示，将双机械臂结构设置为主机械臂和从机械臂，将夹持采样拭子的机械臂作为主机械臂，另一个夹持采样管的机械臂设为从机械臂，首先对主机械臂进行运动轨迹规划，在初始位置和目标位置之间生成一条合理的运动轨迹，获得规划好的主臂轨迹后，根据主机械臂和从机械臂的末端执行器之间的位置、姿态、速度和加速度的约束规划从臂的运动轨迹，通过从机械臂的末端执行器在笛卡尔空间中的运动轨迹，通过对其运动学求逆得到从臂关节空间的运动轨迹。

本申请实施例提供的面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法，可使得机器人在海关采样过程中双臂协同控制采样，一方面，可解放人力资源由机器人替代人力进行采样，降低人力时间成本、防护成本等；第二方面，可提升采样效率和精准度。

本申请实施例提供的面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法除具有上述有益效果外，还具有如下有益效果：

1)社会效益

采用全自动采样的技术方案，避免了工作人员与待测货物的直接接触，有效降低感染风险。通过无人化作业，可有效缓解一线人员的工作压力和心理压力，使其能将精力用于面对更为重要的任务中。最终为缓解整个社会的防疫压力做出贡献。

2)生态效益

采样机器人平台可有效降低防护器材的消耗，从而避免了防化垃圾的大量产生。同时，热点区域如机场、车站等附近因垃圾处理不当导致病毒污染的风险也得以降低。

3)对海关业务发展的促进作用

针对海关货物采样过程，实现全自动工作的采样机器人。通过全面无人化作业，可提高检验检疫工作的安全性。基于稳定可靠的环境感知及控制算法，提高了采样过程的效率。从而使海关货物采样业务中安全、高效地进行。

图4为实现本申请实施例的一种面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作装置的结构框图。

本申请实施例提供的面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作装置，应用于机器人，所述装置包括如下功能模块：

第一控制模块401，用于控制从机械臂移动到试管架的未采样区域，并抓取目标试管后携带目标试管移动到目标位置；

第二控制模块402，用于控制主机械臂移动到离所述目标位置预设范围内后，控制所述主机械臂打开所述目标试管的盖子并拔出拭子；

第三控制模块403，用于控制所述主机械臂携带所述拭子移动到待采样货物处，并通过所述拭子对待采样货物进行采样；

第四控制模块404，用于控制所述主机械臂移动到离所述目标位置预设范围内后，控制所述主机械臂将采样后的拭子插回所述目标试管，并盖上所述目标试管的盖子；

第五控制模块405，用于控制所述从机械臂携带所述目标试管移动到所述试管架的已采样区域，将采样后的目标试管放入所述已采样区域的指定位置。

可选地，所述第一控制模块包括：

第一子模块，用于通过视觉识别技术识别出所述试管架的未采样区域和采样区域；

第二子模块，用于按照预设的试管取出顺序，从所述未采样区域中确定待取出的目标试管；

第三子模块，用于执行第一轨迹规划得到从机械臂第一移动轨迹；

第四子模块，用于按照所述第一移动轨迹，控制从所述机械臂移动从初始位置到第二位置后，抓取所述目标试管；其中，所述第二位置位于所述目标位置预设范围内；

第五子模块，用于执行第二轨迹规划得到从机械臂第二移动轨迹；

第六子模块，用于按照所述第二移动轨迹，控制所述从机械臂从所述第二位置移动到所述目标位置。

可选地，所述第四子模块包括：

第一单元，用于按照所述第一移动轨迹，控制从所述机械臂移动从初始位置到第二位置；

第二单元，用于生成所述目标试管的点云图；

第三单元，依据所述目标试管的点云图，计算得到所述目标试管的各可抓取位姿；

第四单元，用于从所述可抓取位姿中选出最优抓取位姿，按照所述最优抓取位姿抓取所述目标试管。

可选地，所述目标试管的盖子与拭子一体式设置。

可选地，所述第五控制模块包括：

第七子模块，用于依据预设的试管放回顺序，确定所述目标试管放置槽；

第八子模块，用于按照所述放置槽的位置和所述从机械臂的当前位置，规划所述从机械臂的第三移动轨迹；

第九子模块，用于按照所述第三移动轨迹，控制所述从机械臂携带所述目标试管移动到所述试管架的已采样区域，将采样后的目标试管放入所述已采样区域中所述目标试管放置槽内。

可选地，所述第三控制模块包括：

第十子模块，用于确定主机械臂的关节位置和速度，与从机械臂的关节位置和速度之间的约束关系；

第十一子模块，用于根据所述主机械臂的位移和速度以及所述约束关系，确定从机械臂对应的位移和速度；

第十二子模块，用于通过对关节速度的时间导数，确定关节加速度的约束条件；

第十三子模块，用于通过所述主机械臂、所述从机械臂末端位置、姿态以及关节加速度的约束条件，进行双臂协同运动规划，得到双臂协同运动规划结果；

第十四子模块，用于基于所述双臂协同运动规划结果，控制所述主机械臂携带所述拭子移动到待采样货物处，并通过所述拭子对待采样货物进行采样。

本申请实施例提供的面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作装置，可使得机器人在海关采样过程中双臂协同控制采样，一方面，可解放人力资源由机器人替代人力进行采样，降低人力时间成本、防护成本等；第二方面，可提升采样效率和精准度。

本申请实施例中图4所示的面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作装置可以是装置，也可以是服务器中的部件、集成电路、或芯片。本申请实施例中的图4所示的面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作装置可以为具有操作系统的装置。该操作系统可以为安卓(Android)操作系统，可以为iOS操作系统，还可以为其他可能的操作系统，本申请实施例不作具体限定。

本申请实施例提供的图4所示的面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作装置能够实现图1的方法实施例实现的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。

可选地，如图5所示，本申请实施例还提供一种电子设备500，包括处理器501，存储器502，存储在存储器502上并可在所述处理器501上运行的程序或指令，该程序或指令被处理器501执行时实现上述面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

需要注意的是，本申请实施例中的电子设备包括上述所述的服务器。

本申请实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序或指令，该程序或指令被处理器执行时实现上述面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

其中，所述处理器为上述实施例中所述的电子设备中的处理器。所述可读存储介质，包括计算机可读存储介质，如计算机只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等。

本申请实施例另提供了一种芯片，所述芯片包括处理器和通信接口，所述通信接口和所述处理器耦合，所述处理器用于运行程序或指令，实现上述面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

应理解，本申请实施例提到的芯片还可以称为系统级芯片、系统芯片、芯片系统或片上系统芯片等。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法，其特征在于，所述方法包括：

控制从机械臂移动到试管架的未采样区域，并抓取目标试管后携带目标试管移动到目标位置；

控制主机械臂移动到离所述目标位置预设范围内后，控制所述主机械臂打开所述目标试管的盖子并拔出拭子；

控制所述主机械臂携带所述拭子移动到待采样货物处，并通过所述拭子对待采样货物进行采样；

控制所述主机械臂移动到离所述目标位置预设范围内后，控制所述主机械臂将采样后的拭子插回所述目标试管，并盖上所述目标试管的盖子；

控制所述从机械臂携带所述目标试管移动到所述试管架的已采样区域，将采样后的目标试管放入所述已采样区域的指定位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制从机械臂移动到试管架的未采样区域，并抓取目标试管后携带目标试管移动到目标位置的步骤，包括：

通过视觉识别技术识别出所述试管架的未采样区域和采样区域；

按照预设的试管取出顺序，从所述未采样区域中确定待取出的目标试管；

执行第一轨迹规划得到从机械臂第一移动轨迹；

按照所述第一移动轨迹，控制从所述机械臂移动从初始位置到第二位置后，抓取所述目标试管；其中，所述第二位置位于所述目标位置预设范围内；

执行第二轨迹规划得到从机械臂第二移动轨迹；

按照所述第二移动轨迹，控制所述从机械臂从所述第二位置移动到所述目标位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照所述第一移动轨迹，控制从所述机械臂移动从初始位置到第二位置后，抓取所述目标试管的步骤，包括：

按照所述第一移动轨迹，控制从所述机械臂移动从初始位置到第二位置；

生成所述目标试管的点云图；

依据所述目标试管的点云图，计算得到所述目标试管的各可抓取位姿；

从所述可抓取位姿中选出最优抓取位姿，按照所述最优抓取位姿抓取所述目标试管。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标试管的盖子与拭子一体式设置。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述从机械臂携带所述目标试管移动到所述试管架的已采样区域，将采样后的目标试管放入所述已采样区域的指定位置的步骤，包括：

依据预设的试管放回顺序，确定所述目标试管放置槽；

按照所述放置槽的位置和所述从机械臂的当前位置，规划所述从机械臂的第三移动轨迹；

按照所述第三移动轨迹，控制所述从机械臂携带所述目标试管移动到所述试管架的已采样区域，将采样后的目标试管放入所述已采样区域中所述目标试管放置槽内。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述主机械臂携带所述拭子移动到待采样货物处，并通过所述拭子对待采样货物进行采样的步骤，包括：

确定主机械臂的关节位置和速度，与从机械臂的关节位置和速度之间的约束关系；

根据所述主机械臂的位移和速度以及所述约束关系，确定从机械臂对应的位移和速度；

通过对关节速度的时间导数，确定关节加速度的约束条件；

通过所述主机械臂、所述从机械臂末端位置、姿态以及关节加速度的约束条件，进行双臂协同运动规划，得到双臂协同运动规划结果；

基于所述双臂协同运动规划结果，控制所述主机械臂携带所述拭子移动到待采样货物处，并通过所述拭子对待采样货物进行采样。

7.一种面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作装置，其特征在于，所述装置包括：

第一控制模块，用于控制从机械臂移动到试管架的未采样区域，并抓取目标试管后携带目标试管移动到目标位置；

第二控制模块，用于控制主机械臂移动到离所述目标位置预设范围内后，控制所述主机械臂打开所述目标试管的盖子并拔出拭子；

第三控制模块，用于控制所述主机械臂携带所述拭子移动到待采样货物处，并通过所述拭子对待采样货物进行采样；

第四控制模块，用于控制所述主机械臂移动到离所述目标位置预设范围内后，控制所述主机械臂将采样后的拭子插回所述目标试管，并盖上所述目标试管的盖子；

第五控制模块，用于控制所述从机械臂携带所述目标试管移动到所述试管架的已采样区域，将采样后的目标试管放入所述已采样区域的指定位置。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一控制模块包括：

第一子模块，用于通过视觉识别技术识别出所述试管架的未采样区域和采样区域；

第二子模块，用于按照预设的试管取出顺序，从所述未采样区域中确定待取出的目标试管；

第三子模块，用于执行第一轨迹规划得到从机械臂第一移动轨迹；

第四子模块，用于按照所述第一移动轨迹，控制从所述机械臂移动从初始位置到第二位置后，抓取所述目标试管；其中，所述第二位置位于所述目标位置预设范围内；

第五子模块，用于执行第二轨迹规划得到从机械臂第二移动轨迹；

第六子模块，用于按照所述第二移动轨迹，控制所述从机械臂从所述第二位置移动到所述目标位置。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第四子模块包括：

第一单元，用于按照所述第一移动轨迹，控制从所述机械臂移动从初始位置到第二位置；

第二单元，用于生成所述目标试管的点云图；

第三单元，依据所述目标试管的点云图，计算得到所述目标试管的各可抓取位姿；

第四单元，用于从所述可抓取位姿中选出最优抓取位姿，按照所述最优抓取位姿抓取所述目标试管。

10.一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的面向海关采样工作的机器人双机械臂协同工作方法方法的步骤。

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