CN117301080A - 一种工业机器人的自动控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动控制技术领域，提供了一种工业机器人的自动控制系统和方法，其中，所述系统包括地图处理单元，用于读取目标区域的地图信息；区域划分单元，用于获取工业机器人当前的位置信息，并根据所述位置信息，在所述多个子区域中确定通行区域和禁行区域；路径规划单元，用于在所述通行区域中规划所述工业机器人的巡航路径，并将所述巡航路径下发至所述工业机器人；图像识别单元，接收所述工业机器人传输的图像信息，并识别所述图像信息中是否包含指定物体；临时规划单元，用于若所述图像信息中包含所述指定物体，生成临时规划路径。所述系统能够自动地规划工业机器人的巡航路径并根据需要进行临时路径规划，实现对工业机器人的自动控制。

Description

一种工业机器人的自动控制系统和方法

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种工业机器人的自动控制系统和方法。

背景技术

随着工业机器人的普及，越来越多的企业将工业机器人投入到日常的运维工作中。例如，工业机器人可以被放置于办公区域中，从而在办公区域内进行巡航。

企业的办公区域往往比较复杂，会根据功能的不同划分为不同的片区。然而工业机器人无法对不同的片区进行识别，很可能出现越界巡航的情况。此外，现有的工业机器人无法实现巡航以外的其它功能，智能化程度还需要进一步提高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种工业机器人的自动控制系统，包括：

地图处理单元，用于读取目标区域的地图信息，并识别所述地图信息中是否具备虚拟围墙；若所述地图信息中具备虚拟围墙，基于所述虚拟围墙将所述目标区域划分为多个子区域；

区域划分单元，用于获取工业机器人当前的位置信息，并根据所述位置信息，在所述多个子区域中确定通行区域和禁行区域；

路径规划单元，用于在所述通行区域中规划所述工业机器人的巡航路径，并将所述巡航路径下发至所述工业机器人；

图像识别单元，接收所述工业机器人传输的图像信息，并识别所述图像信息中是否包含指定物体；

临时规划单元，用于若所述图像信息中包含所述指定物体并且所述指定物体位于所述通行区域内时，生成临时规划路径，并将所述临时规划路径下发至所述工业机器人，以使得所述工业机器人基于所述临时规划路径，行进至所述指定物体的摆放位置处对所述指定物体进行处理；

指令发送单元，用于在所述工业机器人处理所述指定物体后，向所述工业机器人发送返回指令，以使得所述工业机器人根据所述临时规划路径，回退到所述巡航路径中，并按照所述巡航路径继续巡航；

所述工业机器人通过以下方法将图像信息发送给图像识别单元：

利用公式（1）在需要传输的图像信息上添加检测信息，

（1），

其中表示在需要传输的图像信息的图像矩阵中第/>行第/>列像素点上添加检测信息后的像素值；/>表示所述图像信息的图像矩阵中第/>行第/>列像素点的像素值；n表示图像信息的图像矩阵中任意一列像素点总个数；m表示图像信息的图像矩阵中任意一行像素点总个数；/>表示求取括号内数值的总位数；/>表示将其左侧的数值向左移位并且移动位数为其右侧的数值；/>表示向下取整；

所述图像识别单元，具体用于在图像传输结束后，利用公式（2）对添加检测信息后的图像进行检测，以判断数据传输是否准确：

（2），

其中，表示接收的添加检测信息后的图像的图像矩阵中第/>行第/>列像素点的像素值；/>表示将其左侧的数值向右移位并且移动位数为其右侧的数值；/>表示求取绝对值；

若，则表示数据传输不准确，需进行图像信息的重新传输；

若，则表示数据传输准确；

若数据传输准确，则利用公式（3）在接收的添加检测信息后的图像中提取出需要处理的图像，所述需要处理的图像用于控制所述工业机器人：

（3），

其中表示待图像识别单元处理的图像的图像矩阵中第/>行第/>列像素点的像素值。

优选地，所述区域划分单元具体用于，根据所述位置信息将工业机器人所在的子区域作为目标子区域，将其它与目标子区域具有直接或者间接连通关系的子区域作为候选子区域；将所述目标子区域和所述候选子区域共同构成的区域，作为通行区域，并将除所述通行区域以外的其它子区域，作为禁行区域。

本发明还提供了一种工业机器人的自动控制方法，采用上述自动控制系统，所述方法包括：

读取目标区域的地图信息，并识别所述地图信息中是否具备虚拟围墙；若所述地图信息中具备虚拟围墙，基于所述虚拟围墙将所述目标区域划分为多个子区域；

获取工业机器人当前的位置信息，并根据所述位置信息，在所述多个子区域中确定通行区域和禁行区域；

在所述通行区域中规划所述工业机器人的巡航路径，并将所述巡航路径下发至所述工业机器人；

接收所述工业机器人传输的图像信息，并识别所述图像信息中是否包含指定物体；

若所述图像信息中包含所述指定物体，生成临时规划路径，并将所述临时规划路径下发至所述工业机器人，以使得所述工业机器人基于所述临时规划路径，行进至所述指定物体的摆放位置处对所述指定物体进行处理；

在所述工业机器人处理完所述指定物体后，向所述工业机器人发送返回指令，以使得所述工业机器人根据所述临时规划路径，回退到所述巡航路径中，并按照所述巡航路径继续巡航。

优选地，根据所述位置信息，在所述多个子区域中确定通行区域和禁行区域包括：

将所述位置信息所在的子区域作为目标子区域，并在所述多个子区域中，确定与所述目标子区域具备连通关系的候选子区域；将其它与目标子区域具有直接或者间接连通关系的子区域作为候选子区域；

将所述目标子区域和所述候选子区域共同构成的区域，作为通行区域，并将除所述通行区域以外的其它子区域，作为禁行区域。

本发明还提供了一种工业机器人的自动控制系统，包括图像识别单元，所述图像识别单元用于接收工业机器人传输的添加检测信息后的图像，所述工业机器人通过以下方法将采集到的图像信息发送给图像识别单元：

利用公式（1）在需要传输的图像信息上添加检测信息，

（1），

其中表示在需要传输的图像信息的图像矩阵中第/>行第/>列像素点上添加检测信息后的像素值；/>表示所述图像信息的图像矩阵中第/>行第/>列像素点的像素值；n表示图像信息的图像矩阵中任意一列像素点总个数；m表示图像信息的图像矩阵中任意一行像素点总个数；/>表示求取括号内数值的总位数；/>表示将其左侧的数值向左移位并且移动位数为其右侧的数值；/>表示向下取整；

所述图像识别单元，具体用于在图像传输结束后，利用公式（2）对添加检测信息后的图像进行检测，以判断数据传输是否准确：

（2），

其中，表示接收的添加检测信息后的图像的图像矩阵中第/>行第/>列像素点的像素值；/>表示将其左侧的数值向右移位并且移动位数为其右侧的数值；/>表示求取绝对值；

若，则表示数据传输不准确，需进行图像信息的重新传输；

若，则表示数据传输准确；

若数据传输准确，则利用公式（3）在接收的添加检测信息后的图像中提取出需要处理的图像，所述需要处理的图像用于控制所述工业机器人：

（3），

其中表示待图像识别单元处理的图像的图像矩阵中第/>行第/>列像素点的像素值。

本发明提供的技术方案，通过在地图中增加虚拟围墙，可以让工业机器人自动识别出通行区域和禁行区域，从而避免越界巡航的情况发生。此外，通过对图像信息中的指定物体进行识别，工业机器人可以自动地处理指定物体，从而提高了工业机器人的智能化程度。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1为本发明提供的一种工业机器人的自动控制系统的功能模块示意图；

图2为本发明一个实施方式中虚拟围墙的示意图；

图3为本发明提供的一种工业机器人的自动控制方法的步骤流程图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1，本发明提供了一种工业机器人的自动控制系统，所述系统包括：

地图处理单元，用于读取目标区域的地图信息，并识别所述地图信息中是否具备虚拟围墙；若所述地图信息中具备虚拟围墙，基于所述虚拟围墙将所述目标区域划分为多个子区域；

区域划分单元，用于获取工业机器人当前的位置信息，并根据所述位置信息，在所述多个子区域中确定通行区域和禁行区域；

路径规划单元，用于在所述通行区域中规划所述工业机器人的巡航路径，并将所述巡航路径下发至所述工业机器人；

图像识别单元，接收所述工业机器人传输的图像信息，并识别所述图像信息中是否包含指定物体；

临时规划单元，用于若所述图像信息中包含所述指定物体并且所述指定物体位于所述通行区域内，生成临时规划路径，并将所述临时规划路径下发至所述工业机器人，以使得所述工业机器人基于所述临时规划路径，行进至所述指定物体的摆放位置处对所述指定物体进行处理，并在处理完成后沿着所述临时规划路径返回到所述巡航路径。

其中，指定物体可以是预先规划的物体，例如可以是快递、垃圾等需要被处理的物体。通过目标检测算法，可以从图像信息中识别出指定物体，基于工业机器人当前的位置，可以生成临时规划路径，从而在原先的巡航路径中偏离，去处理指定物体。后续，可以沿着临时规划路径返回到原先的巡航路径中，保证巡航的正常进行。

目标区域的地图信息可以是虚拟地图，在该虚拟地图中可以标注出虚拟围墙。该虚拟围墙可以将目标区域划分为多个子区域，通过工业机器人当前所处的区域，可以将多个子区域进一步划分为通行区域和禁行区域。其中，虚拟围墙可以由用户预先在虚拟地图中设置，在实际的物理空间中，该虚拟围墙其实并不存在，但是工业机器人在读取了地图信息后，会在软件层面识别出其中包含的虚拟围墙。在软件层面，虚拟围墙的作用与实际的物理围墙的作用相同，都可以将一块整体的区域分割为多个子区域。例如在图2中，阴影部分为虚拟围墙，该虚拟围墙可以将原本整体的区域划分为左右两个子区域。

在一个实施方式中，所述区域划分单元具体用于，识别所述位置信息所在的目标子区域，并在所述多个子区域中，确定与所述目标子区域具备连通关系的候选子区域；将所述目标子区域和所述候选子区域共同构成的区域，作为通行区域，并将除所述通行区域以外的其它区域，作为禁行区域。

在一个实施方式中，所述系统还包括：

指令发送单元，用于在所述工业机器人处理所述指定物体后，向所述工业机器人发送返回指令，以使得所述工业机器人根据所述临时规划路径，回退到所述巡航路径中，并按照所述巡航路径继续巡航。

在一个实施方式中，在图像信息进行传输时，为了保证其数据传输的可靠性，需要在传输的图像信息上添加检测信息，确保数据传输的准确性以及可靠性。具体地，所述工业机器人通过以下方法将采集到的图像信息发送给图像识别单元：

利用公式（1）在需要传输的图像信息上添加检测信息，

（1），

其中表示在需要传输的图像信息的图像矩阵中第/>行第/>列像素点上添加检测信息后的像素值；/>表示所述图像信息的图像矩阵中第/>行第/>列像素点的像素值；n表示图像信息的图像矩阵中任意一列像素点总个数；m表示图像信息的图像矩阵中任意一行像素点总个数；/>表示求取括号内数值的总位数；/>表示将其左侧的数值向左移位并且移动位数为其右侧的数值；/>表示向下取整；

所述图像识别单元，具体用于在图像传输结束后，利用公式（2）对添加检测信息后的图像进行检测，以判断数据传输是否准确：

（2），

其中，表示接收的添加检测信息后的图像的图像矩阵中第/>行第/>列像素点的像素值；/>表示将其左侧的数值向右移位并且移动位数为其右侧的数值；/>表示求取绝对值；

若，则表示数据传输不准确，需进行图像信息的重新传输；

若，则表示数据传输准确；

若数据传输准确，则利用公式（3）在接收的添加检测信息后的图像中提取出需要处理的图像，所述需要处理的图像用于控制所述工业机器人：

（3），

其中表示待图像识别单元处理的图像的图像矩阵中第/>行第/>列像素点的像素值。

上述技术方案的有益效果是：利用公式（1）在所述需要传播的图像上添加检测信息，从而便于后续对数据的校验，确保数据传输的可靠性；再利用公式（2）根据所述传输的数据对数据进行检测判断所述数据传输是否准确，从而确保数据传输的准确性；最后利用公式（3）在所述传输数据中提取出需要处理的图像，确保数据传输准确后数据提取的可靠性。

请参阅图3，本发明还提供一种工业机器人的自动控制方法，所述方法包括：

S1：读取目标区域的地图信息，并识别所述地图信息中是否具备虚拟围墙；若所述地图信息中具备虚拟围墙，基于所述虚拟围墙将所述目标区域划分为多个子区域；

S2：获取工业机器人当前的位置信息，并根据所述位置信息，在所述多个子区域中确定通行区域和禁行区域；

S3：在所述通行区域中规划所述工业机器人的巡航路径，并将所述巡航路径下发至所述工业机器人；

S4：所述工业机器人根据所述巡航路径在所述通行区域中行进时，图像识别单元接收所述工业机器人传输的图像信息，并识别所述图像信息中是否包含指定物体；

S5：若所述图像信息中包含所述指定物体并且所述指定物体位于所述通行区域内，生成临时规划路径，并将所述临时规划路径下发至所述工业机器人，以使得所述工业机器人基于所述临时规划路径，行进至所述指定物体的摆放位置处处理所述指定物体。

在一个实施方式中，根据所述位置信息，在所述多个子区域中确定通行区域和禁行区域包括：

识别所述位置信息所在的目标子区域，并在所述多个子区域中，确定与所述目标子区域具备连通关系的候选子区域；

将所述目标子区域和所述候选子区域共同构成的区域，作为通行区域，并将除所述通行区域以外的其它区域，作为禁行区域。

在一个实施方式中，所述方法还包括S6：

在所述工业机器人处理所述指定物体后，向所述工业机器人发送返回指令，以使得所述工业机器人根据所述临时规划路径，回退到所述巡航路径中，并按照所述巡航路径继续巡航。

本发明提供的技术方案，通过在地图中增加虚拟围墙，可以让工业机器人自动识别出通行区域和禁行区域，从而避免越界巡航的情况发生。此外，通过对图像信息中的指定物体进行识别，工业机器人可以自动地处理指定物体，从而提高了工业机器人的智能化程度。

上述仅为本发明的一些具体实施方式，其它基于本发明构思的前提下做出的任何改进都视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种工业机器人的自动控制系统，其特征在于，包括：

地图处理单元，用于读取目标区域的地图信息，并识别所述地图信息中是否具备虚拟围墙；若所述地图信息中具备虚拟围墙，基于所述虚拟围墙将所述目标区域划分为多个子区域；

区域划分单元，用于获取工业机器人当前的位置信息，并根据所述位置信息，在所述多个子区域中确定通行区域和禁行区域；

路径规划单元，用于在所述通行区域中规划所述工业机器人的巡航路径，并将所述巡航路径下发至所述工业机器人；

图像识别单元，接收所述工业机器人传输的图像信息，并识别所述图像信息中是否包含指定物体；

临时规划单元，用于若所述图像信息中包含所述指定物体且所述指定物体位于通行区域内，生成临时规划路径，并将所述临时规划路径下发至所述工业机器人，以使得所述工业机器人基于所述临时规划路径，行进至所述指定物体的摆放位置处对所述指定物体进行处理；

指令发送单元，用于在所述工业机器人处理完所述指定物体后，向所述工业机器人发送返回指令，以使得所述工业机器人根据所述临时规划路径，回退到所述巡航路径中，并按照所述巡航路径继续巡航；

所述工业机器人通过以下方法将图像信息发送给图像识别单元：

利用公式（1）在需要传输的图像信息上添加检测信息，

（1），

其中表示在需要传输的图像信息的图像矩阵中第/>行第/>列像素点上添加检测信息后的像素值；/>表示所述图像信息的图像矩阵中第/>行第/>列像素点的像素值；n表示图像信息的图像矩阵中任意一列像素点总个数；m表示图像信息的图像矩阵中任意一行像素点总个数；/>表示求取括号内数值的总位数；/>表示将其左侧的数值向左移位并且移动位数为其右侧的数值；/>表示向下取整；

所述图像识别单元，具体用于在图像传输结束后，利用公式（2）对添加检测信息后的图像进行检测，以判断数据传输是否准确：

（2），

其中，表示接收的添加检测信息后的图像的图像矩阵中第/>行第/>列像素点的像素值；/>表示将其左侧的数值向右移位并且移动位数为其右侧的数值；/>表示求取绝对值；

若，则表示数据传输不准确，需进行图像信息的重新传输；

若，则表示数据传输准确；

若数据传输准确，则利用公式（3）在接收的添加检测信息后的图像中提取出需要处理的图像，所述需要处理的图像用于控制所述工业机器人：

（3），

其中表示待图像识别单元处理的图像的图像矩阵中第/>行第/>列像素点的像素值。

2.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述区域划分单元具体用于，根据所述位置信息将工业机器人所在的子区域作为目标子区域，将其它与目标子区域具有直接或者间接连通关系的子区域作为候选子区域；将所述目标子区域和所述候选子区域共同构成的区域，作为通行区域，并将除所述通行区域以外的其它子区域，作为禁行区域。

3.一种工业机器人的自动控制方法，采用权利要求1-2任一项所述的自动控制系统，其特征在于，所述方法包括：

读取目标区域的地图信息，并识别所述地图信息中是否具备虚拟围墙；若所述地图信息中具备虚拟围墙，基于所述虚拟围墙将所述目标区域划分为多个子区域；

获取工业机器人当前的位置信息，并根据所述位置信息，在所述多个子区域中确定通行区域和禁行区域；

在所述通行区域中规划所述工业机器人的巡航路径，并将所述巡航路径下发至所述工业机器人；

接收所述工业机器人传输的图像信息，并识别所述图像信息中是否包含指定物体；

若所述图像信息中包含所述指定物体并且所述指定物体位于所述通行区域内，生成临时规划路径，并将所述临时规划路径下发至所述工业机器人，以使得所述工业机器人基于所述临时规划路径，行进至所述指定物体的摆放位置处对所述指定物体进行处理；

在所述工业机器人处理完所述指定物体后，向所述工业机器人发送返回指令，以使得所述工业机器人根据所述临时规划路径，回退到所述巡航路径中，并按照所述巡航路径继续巡航。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述位置信息，在所述多个子区域中确定通行区域和禁行区域包括：

将所述位置信息所在的子区域作为目标子区域，并在所述多个子区域中，确定与所述目标子区域具备连通关系的候选子区域；将其它与目标子区域具有直接或者间接连通关系的子区域作为候选子区域；

将所述目标子区域和所述候选子区域共同构成的区域，作为通行区域，并将除所述通行区域以外的其它子区域，作为禁行区域。

5.一种工业机器人的自动控制系统，其特征在于，包括图像识别单元，所述图像识别单元用于接收工业机器人传输的添加检测信息后的图像，所述工业机器人通过以下方法将采集到的图像信息发送给图像识别单元：

利用公式（1）在需要传输的图像信息上添加检测信息，

（1），

其中表示在需要传输的图像信息的图像矩阵中第/>行第/>列像素点上添加检测信息后的像素值；/>表示所述图像信息的图像矩阵中第/>行第/>列像素点的像素值；n表示图像信息的图像矩阵中任意一列像素点总个数；m表示图像信息的图像矩阵中任意一行像素点总个数；/>表示求取括号内数值的总位数；/>表示将其左侧的数值向左移位并且移动位数为其右侧的数值；/>表示向下取整；

所述图像识别单元，具体用于在图像传输结束后，利用公式（2）对添加检测信息后的图像进行检测，以判断数据传输是否准确：

（2），

其中，表示接收的添加检测信息后的图像的图像矩阵中第/>行第/>列像素点的像素值；/>表示将其左侧的数值向右移位并且移动位数为其右侧的数值；/>表示求取绝对值；

若，则表示数据传输不准确，需进行图像信息的重新传输；

若，则表示数据传输准确；

若数据传输准确，则利用公式（3）在接收的添加检测信息后的图像中提取出需要处理的图像，所述需要处理的图像用于控制所述工业机器人：

（3），

其中表示待图像识别单元处理的图像的图像矩阵中第/>行第/>列像素点的像素值。