CN117428792A - 用于机器人的作业系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，提供一种适用于机器人的作业系统及方法，该系统包括：作业识别系统，用于采集第一作业环境信息，根据所述第一作业环境信息确定作业对象信息，并将所述作业对象信息发送给机器人；机器人，用于采集第二作业环境信息，根据所述第二作业环境信息和所述作业对象，确定移动轨迹和作业路径，并基于所述移动轨迹和所述作业路径进行作业。本发明提供的一种用于机器人的作业系统及方法，通过识别作业环境中的作业对象，使得机器人能够在作业环境中对变化的作业对象进行及时作业调整，做到应对复杂环境完成作业的目的。

Description

用于机器人的作业系统及方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种用于机器人的作业系统及方法。

背景技术

机器人既能够在简单的工作环境中作业，又能够在复杂的工作环境中作业。不同领域的机器人应用在适应的环境中，但机器人投入到作业环境中，随着作业环境的不断发生变化，机器人如按照设置的执行程序便不能很好的完成任务，由此可知在复杂的工作环境中目前的机器人无法进行自我判断及及时适应作业环境的改变。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种适用于机器人的作业系统及方法。

本发明提供一种适用于机器人的作业系统，包括作业识别系统和机器人，其中：

作业识别系统，用于采集第一作业环境信息，为此，并将所述作业对象信息发送给机器人；

机器人，用于采集第二作业环境信息，根据所述第二作业环境信息和所述作业对象，确定移动轨迹和作业路径，并基于所述移动轨迹和所述作业路径进行作业。

在一个实施例中，所述系统还包括姿态控制系统，其中：

姿态控制系统，用于采集操作人员的姿态信息，根据所述姿态信息更新所述移动轨迹和所述作业路径，并将新的移动轨迹和新的作业路径发送给所述机器人；

相应地，所述机器人还用于：基于新的移动轨迹和新的作业路径进行作业。

在一个实施例中，所述作业识别系统包括采集单元、分析单元和确定单元，其中：

第一采集单元，用于采集第一作业环境信息，所述第一作业环境信息为雷达画面和视频画面；

分析单元，用于根据所述雷达画面确定点云分割信息，根据所述视频画面确定图像分割单元，并根据所述点云分割信息和所述图像分割单元确定对象分析结果；

确定单元，用于感应在所述对象分析结果上的目标对象的触发信号，确定作业对象信息。

在一个实施例中，所述采集单元包括激光雷达装置和摄像装置。

在一个实施例中，所述姿态控制系统包括第二采集单元和转换单元，其中：

第二采集单元，用于采集操作人员的运动感知信号，并根据所述运动感知信号提取姿态信息；

转换单元，用于将所述姿态信号转换为所述机器人的新的移动轨迹和新的作业路径。

在一个实施例中，所述第二采集单元包括惯性传感器。

在一个实施例中，所述姿态控制系统和所述机器人采用5G通信方式进行信息交互。

在一个实施例中，所述机器人包括全向AGV机器人与六轴机器臂。

本发明还提供一种适用于机器人的作业系统的作业方法，包括：

采集第一作业环境信息，根据所述第一作业环境信息确定作业对象信息；

采集第二作业环境信息，根据所述第二作业环境信息和所述作业对象，确定机器人的移动轨迹和作业路径，并使所述机器人基于所述移动轨迹和所述作业路径进行作业。

在一个实施例中，所述方法还包括：

采集操作人员的姿态信息，根据所述姿态信息更新所述移动轨迹和所述作业路径，并将新的移动轨迹和新的作业路径发送给所述机器人，以使所述机器人基于新的移动轨迹和新的作业路径进行作业。

本发明提供的一种用于机器人的作业系统及方法，通过识别作业环境中的作业对象，使得机器人能够在作业环境中对变化的作业对象进行及时作业调整，做到应对复杂环境完成作业的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。

图1是本发明提供的适用于机器人的作业系统的结构示意图一；

图2是本发明提供的适用于机器人的作业系统的结构示意图二；

图3是本发明提供的低时延传输与交互的构架图；

图4是本发明提供的低时延数据传输示意图；

图5是本发明提供的复适用于机器人的作业方法的流程示意图；

图6是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

下面结合图1-图6描述本发明的一种适用于机器人的作业系统、方法、电子设备及存储介质。

图1示出了本发明提供的一种适用于机器人的作业系统的结构示意图，参见图1，该方法包括：作业识别系统11和机器人12，其中：

作业识别系统11，用于采集第一作业环境信息，根据第一作业环境信息确定作业对象信息，并将作业对象信息发送给机器人；

机器人12，用于采集第二作业环境信息，根据第二作业环境信息和作业对象，确定移动轨迹和作业路径，并基于移动轨迹和作业路径进行作业。

对此，需要说明的是，机器人既能够在简单的工作环境中作业，又能够在复杂的工作环境中作业。但在复杂的工作环境中无法进行自我判断及及时适应作业环境的改变。对此，本发明提供的一种适用于机器人的作业系统能够对作业环境进行识别，并使得机器人能够在识别作业环境后，及时改变工作任务。该作业系统包括作业识别系统和机器人，该作业识别系统可配置在机器人主体上，也可以单独配置。该作业识别系统能够对机器人当前所处的作业环境进行信息采集，得到作业环境信息。然后对作业环境信息进行识别，识别出处于作业环境中的作业对象，该作业对象可能是该作业环境中的众多对象中的一个，是较为急需处理的作业对象。如火灾现象中，识别起火源为作业对象。

在本发明中，机器人需要对作业对象进行作业。为此，在当前的作业环境中识别出作业对象之后，需要将作业对象信息发送给机器人。该机器人也具有一定的自主控制功能，当识别到作业对象后，其需要采集到作业环境信息，该作业环境信息相对于机器人自身的“监视”信息，便于机器人对作业对象进行自主控制，以完成作业目的。机器人会基于当前的作业环境信息和作业对象，自主确定出移动轨迹和作业路径，然后机器人基于该移动轨迹和作业路径在当前的作业环境中进行作业。例如在火灾现场，机器人确定起火源后，移动到起火源附近，然后对起火源进行灭火动作。在这里，移动到起火源附近的路径为规划好的移动轨迹，对起火源进行灭火动作视为作业路径（如喷洒机器臂伸入到起火源的多长距离多长高度喷多大量的灭火剂）。

本发明提供的适用于机器人的作业系统，通过识别作业环境中的作业对象，使得机器人能够在作业环境中对变化的作业对象进行及时作业调整，做到应对复杂环境完成作业的目的。

在上述作业系统的进一步系统中，存在当前的作业环境中，无法基于采集到作业环境分析出作业对象，此时，需要操作人员对机器人进行控制。对此，本发明的作业系统还包括姿态控制系统，该姿态控制系统能够识别出操作人员的姿态信息，该姿态信息实际上是操控机器人的动作信息。例如操作人员手臂的操控，可以是对机器人的机器臂的控制；操作人员的走动，可以是对机器人移动的控制。

为此，参见图2，本发明的姿态控制系统，用于采集操作人员的姿态信息，根据姿态信息更新移动轨迹和作业路径，并将新的移动轨迹和新的作业路径发送给机器人。也就是说，当姿态控制系统接管机器人的“行动”之后，实际上是通过操作人员的姿态信息确定的移动轨迹和作业路径，替代了机器人原有自主确定的移动轨迹和作业路径。为此，在基于采集到的作业环境信息无法有效识别出作业对象时，可采用远程操控“停止”机器人的自主控制，而此时可由操作人员的姿态信息确定移动轨迹和作业路径，由机器人基于该移动轨迹和作业路径进行作业即可。

基于上述实施例的描述，在本发明中，其中机器人自主规划与姿态控制指令的集成是通过全局规划与局部规划完成控制指令的集成。其中全局规划是机器人进行的自主规划形成的指令，当该指令形成后，机器人将根据此指令进行运动控制。其中局部规划是操作人员的姿态的控制指令，当操作人员介入控制时，提取操作人员的姿态信息，将姿态信息表达的运动指令转化为对机器人的控制指令。

在本发明中，姿态控制系统经过5G时延低、可靠性高的传输技术，传递到机器人，更新此时机器人的运动控制指令，形成新的移动轨迹和新的作业路径，实现了机器人运动的耦合控制。

参见图3和图4，其中数据低时延5G传输部分，采用“时间同步+指定时间预调度”的技术方案，在降低端到端时延的同时提升时延的可靠性与确定性。该传输技术的特征包括：（1）利用5G网络的空口SIB9消息授时技术，使得接入5G网络的终端之间、以及终端与基站之间形成全系统的时间同步。（2）在常规5G网络架构的基础上，新增“工业编排器”网元，由工业编排器对终端的不同业务、以及基站的空口资源进行统一调度，一方面控制基站使得基站按照指定的时间进行空口资源的预调度，有效降低时延；另一方面控制终端使得终端按照指定的时间和顺序发送数据，有效保证时延的可靠性。相比业界通用的预调度技术，该传输技术在于：（1）常规的预调度技术仅编排基站的空口资源，而工业编排器既编排基站的空口资源，也编排终端的业务执行。（2）基于时间同步，实现了系统按照绝对时间点进行资源编排，而不仅仅按照特定的周期编排资源，更适用于非周期性业务。

本发明进一步的作业系统，能够实现在作业环境中无法精确确认作业对象时，采用操作人员的姿态信息对机器人进行操控，实现完成精准作业的目的。

在上述作业系统的进一步系统中，作业识别系统包括采集单元、分析单元和确定单元，其中：

第一采集单元，用于采集第一作业环境信息，第一作业环境信息为雷达画面和视频画面；

分析单元，用于根据雷达画面确定点云分割信息，根据视频画面确定图像分割单元，并根据点云分割信息和图像分割单元确定对象分析结果；

确定单元，用于感应在对象分析结果上的目标对象的触发信号，确定作业对象信息。

对此，需要说明的是，在本发明中，为了更精确的对当前的作业环境中的对象进行识别，第一采集单元可采集当前的作业环境中的雷达画面和视频画面，以雷达和视频相结合的信息，完成对对象的识别。在本发明中，第一采集单元可包括激光雷达装置和摄像装置。激光雷达装置用于采集雷达画面，摄像装置用于采集视频画面。

分析单元根据雷达画面确定点云分割信息，根据视频画面确定图像分割单元，并根据点云分割信息和图像分割单元确定对象分析结果。在本发明中，该对象分析结果中可包括至少一个对象。该对象分析结合会显示在远程的显示设备中，该显示设备用于在对象分析结果中的至少一个对象中选取到作业对象。故该显示设备视为上述提及到的确定单元。该显示设备上能够感应到操作人员在对象分析结果上的目标对象的触发信号，以此确定作业对象。例如对象分析结果上包括起火源及其他对象，当操作人员在显示设备上对起火源进行触发选取，此时，起火源可作为作业对象。

本发明进一步的作业系统，采用雷达画面和视频画面相结合的环境信息，能够精确选取作业对象。

在上述作业系统的进一步系统中，姿态控制系统包括第二采集单元和转换单元，其中：

第二采集单元，用于采集操作人员的运动感知信号，并根据运动感知信号提取姿态信息；

转换单元，用于将姿态信号转换为机器人的新的移动轨迹和新的作业路径。

对此，需要说明的是，在本发明中，姿态控制系统采用操作人员的姿态信息生成对机器人的控制信号。为此，姿态控制系统中的用于感应姿态变化的传感器需要配置在操作人员上。例如姿态控制系统采集的传感器可为惯性传感器。

操作人员身上配置传感器，当操作人员作出匹配的动作，传感器会感应到操作人员的运动感知信号，此时，再对运动感知信号进行识别，提取到姿态信息。

转换单元在对姿态信息进行转换，以转换得到机器人的新的移动轨迹和新的作业路径。例如将姿态信息转换为具体机器臂的运动指令，具体是将手臂的三维空间的六个自由度、X/Y/Z/RX/RY/RZ进行提取，耦合运动速度形成运行指令。

在上述作业系统的进一步系统中，机器人由全向AGV机器人与六轴机器臂共同构成，实现平面运动与空间作业。

下面对本发明提供的适用于机器人的作业系统的作业方法进行描述，下文描述的适用于机器人的作业系统的作业方法与上文描述的适用于机器人的作业系统的作业系统可相互对应参照。

图5示出了本发明提供的一种适用于机器人的作业系统的作业方法的流程示意图，参见图5，该方法包括：

51、采集第一作业环境信息，根据第一作业环境信息确定作业对象信息；

52、采集第二作业环境信息，根据第二作业环境信息和作业对象，确定机器人的移动轨迹和作业路径，并使机器人基于移动轨迹和作业路径进行作业。

在上述方法的进一步方法中，采集操作人员的姿态信息，根据所述姿态信息更新所述移动轨迹和所述作业路径，并将新的移动轨迹和新的作业路径发送给所述机器人，以使所述机器人基于新的移动轨迹和新的作业路径进行作业。

本发明提供的适用于机器人的作业方法，通过识别作业环境中的作业对象，使得机器人能够在作业环境中对变化的作业对象进行及时作业调整，做到应对复杂环境完成作业的目的。

图6示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)61、通信接口(Communications Interface)62、存储器(memory)63和通信总线64，其中，处理器61，通信接口62，存储器63通过通信总线64完成相互间的通信。处理器61可以调用存储器63中的逻辑指令，以执行适用于机器人的作业方法，该方法包括：采集第一作业环境信息，根据第一作业环境信息确定作业对象信息；采集第二作业环境信息，根据第二作业环境信息和作业对象，确定机器人的移动轨迹和作业路径，并使机器人基于移动轨迹和作业路径进行作业。

此外，上述的存储器63中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的适用于机器人的作业方法，该方法包括：采集第一作业环境信息，根据第一作业环境信息确定作业对象信息；采集第二作业环境信息，根据第二作业环境信息和作业对象，确定机器人的移动轨迹和作业路径，并使机器人基于移动轨迹和作业路径进行作业。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的适用于机器人的作业方法，该方法包括：采集第一作业环境信息，根据第一作业环境信息确定作业对象信息；采集第二作业环境信息，根据第二作业环境信息和作业对象，确定机器人的移动轨迹和作业路径，并使机器人基于移动轨迹和作业路径进行作业。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种适用于机器人的作业系统，其特征在于，包括作业识别系统和机器人，其中：

作业识别系统，用于采集第一作业环境信息，根据所述第一作业环境信息确定作业对象信息，并将所述作业对象信息发送给机器人；

机器人，用于采集第二作业环境信息，根据所述第二作业环境信息和所述作业对象，确定移动轨迹和作业路径，并基于所述移动轨迹和所述作业路径进行作业；

所述系统还包括姿态控制系统，其中：

姿态控制系统，用于采集操作人员的姿态信息，根据所述姿态信息更新所述移动轨迹和所述作业路径，并将新的移动轨迹和新的作业路径发送给所述机器人；

相应地，所述机器人还用于：基于新的移动轨迹和新的作业路径进行作业；

其中机器人自主规划与姿态控制指令的集成是通过全局规划与局部规划完成控制指令的集成；其中全局规划是机器人进行的自主规划形成的指令，当该指令形成后，机器人将根据此指令进行运动控制；其中局部规划是操作人员的姿态的控制指令，当操作人员介入控制时，提取操作人员的姿态信息，将姿态信息表达的运动指令转化为对机器人的控制指令。

2.根据权利要求1所述的适用于机器人的作业系统，其特征在于，所述作业识别系统包括采集单元、分析单元和确定单元，其中：

第一采集单元，用于采集第一作业环境信息，所述第一作业环境信息为雷达画面和视频画面；

分析单元，用于根据所述雷达画面确定点云分割信息，根据所述视频画面确定图像分割单元，并根据所述点云分割信息和所述图像分割单元确定对象分析结果；

确定单元，用于感应在所述对象分析结果上的目标对象的触发信号，确定作业对象信息。

3.根据权利要求2所述的适用于机器人的作业系统，其特征在于，所述采集单元包括激光雷达装置和摄像装置。

4.根据权利要求1所述的适用于机器人的作业系统，其特征在于，所述姿态控制系统包括第二采集单元和转换单元，其中：

第二采集单元，用于采集操作人员的运动感知信号，并根据所述运动感知信号提取姿态信息；

转换单元，用于将所述姿态信号转换为所述机器人的新的移动轨迹和新的作业路径。

5.根据权利要求4所述的适用于机器人的作业系统，其特征在于，所述第二采集单元包括惯性传感器。

6.根据权利要求1所述的适用于机器人的作业系统，其特征在于，所述姿态控制系统和所述机器人采用5G通信方式进行信息交互。

7.根据权利要求1所述的适用于机器人的作业系统，其特征在于，所述机器人包括全向AGV机器人与六轴机器臂。

8.一种基于上述权利要求1-7中任一权项所述适用于机器人的作业系统的作业方法，其特征在于，包括：

采集第一作业环境信息，根据所述第一作业环境信息确定作业对象信息；

采集第二作业环境信息，根据所述第二作业环境信息和所述作业对象，确定机器人的移动轨迹和作业路径，并使所述机器人基于所述移动轨迹和所述作业路径进行作业；

所述方法还包括：

采集操作人员的姿态信息，根据所述姿态信息更新所述移动轨迹和所述作业路径，并将新的移动轨迹和新的作业路径发送给所述机器人，以使所述机器人基于新的移动轨迹和新的作业路径进行作业；

其中机器人自主规划与姿态控制指令的集成是通过全局规划与局部规划完成控制指令的集成；其中全局规划是机器人进行的自主规划形成的指令，当该指令形成后，机器人将根据此指令进行运动控制；其中局部规划是操作人员的姿态的控制指令，当操作人员介入控制时，提取操作人员的姿态信息，将姿态信息表达的运动指令转化为对机器人的控制指令。