CN118514090A - 一种避障方法、系统、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种避障方法、系统、装置及存储介质，该方法包括：基于抓取桁架、C型变位机、焊接机器人以及焊接型钢，确定参考坐标系；确定抓取桁架和C型变位机在参考坐标系中的位置坐标信息；基于抓取桁架在参考坐标系中的位置坐标信息，控制抓取桁架移动到零点坐标；基于C型变位机的特征信息和防撞安全范围，确定抓取桁架的目标上料位置；控制抓取桁架移动到目标上料位置，以通过夹爪将焊接型钢放置到C型变位机上。

Description

一种避障方法、系统、装置及存储介质

技术领域

本说明书涉及机械自动化领域，特别涉及一种避障方法、系统、装置及存储介质。

背景技术

在自动化焊接领域中，焊接型钢的整个焊接过程依次为将焊接型钢（如，H型钢）通过龙门式的抓取桁架上料到双边移动式C型变位机（以下简称C型变位机），待C型变位机装夹固定焊接型钢后，焊接机器人对焊接型钢进行焊接，最后将完成焊接零件焊接的焊接型钢进行下料。由于焊接过程中的焊接型钢是通过龙门式的抓取桁架对焊接型钢进行上卸料操作，在抓取过程中，可能会出现C型变位机位置与抓取桁架位置发生碰撞的情况，以及焊接型钢在加工完成后，焊接型钢上由于焊接了部分焊接零件，导致龙门式的抓取桁架无法抓取加工完成后的焊接型钢进行卸料。

因此，希望提供一种避障方法、系统、装置及存储介质，能够实现在焊接型钢的加工过程中，降低抓取桁架在装卸料过程中，与其它设备发生碰撞的可能性，实现目标上料位置、焊接位置或者目标下料位置的精准定位，确保加工的顺利进行，从而提高整个生产线的自动化水平和生产效率。

发明内容

本说明书一个或多个实施例提供一种避障方法。所述方法由避障系统的处理器执行；所述避障系统包括所述处理器、以及与所述处理器电连接的抓取桁架、焊接机器人、一个或多个C型变位机；所述C型变位机位于所述抓取桁架下方；所述抓取桁架包括至少一个用于抓取焊接型钢的夹爪。所述避障方法包括：基于所述抓取桁架、所述C型变位机、所述焊接机器人以及所述焊接型钢，确定参考坐标系，所述参考坐标系包括零点坐标；确定所述抓取桁架和所述C型变位机在所述参考坐标系中的位置坐标信息；基于所述抓取桁架在参考坐标系中的位置坐标信息，控制所述抓取桁架移动到所述零点坐标；基于所述C型变位机的特征信息和防撞安全范围，确定所述抓取桁架的目标上料位置；控制所述抓取桁架移动到所述目标上料位置，以通过所述夹爪将所述焊接型钢放置到所述C型变位机上。

本说明书实施例之一提供一种避障系统，所述系统包括：所述处理器、以及与所述处理器电连接的抓取桁架、焊接机器人、一个或多个C型变位机；所述C型变位机位于所述抓取桁架下方；所述抓取桁架包括至少一个用于抓取焊接型钢的夹爪；所述处理器被配置为：基于所述抓取桁架、所述C型变位机、所述焊接机器人以及所述焊接型钢，确定参考坐标系，所述参考坐标系包括零点坐标；确定所述抓取桁架和所述C型变位机在所述参考坐标系中的位置坐标信息；基于所述抓取桁架在参考坐标系中的位置坐标信息，控制所述抓取桁架移动到所述零点坐标；基于所述C型变位机的特征信息和防撞安全范围，确定所述抓取桁架的目标上料位置；控制所述抓取桁架移动到所述目标上料位置，以通过所述夹爪将焊接型钢放置到所述C型变位机上。

本说明书一个或多个实施例提供一种避障装置，包括处理器，以及至少一个存储器；所述至少一个存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于执行计算机指令中的至少部分指令以实现避障方法。

本说明书一个或多个实施例提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行避障方法。

附图说明

本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本说明书一些实施例所示的避障系统的示意图；

图2是根据本说明书一些实施例所示的避障方法的示例性流程图；

图3是根据本说明书一些实施例所示的防撞安全范围的调整方法的示例性流程图；

图4是根据本说明书一些实施例所示的确定抓取桁架的目标下料位置的示例性流程图；

图5是根据本说明书一些实施例所示的确定C型变位机的位置分布信息的方法示例性流程图；

图6是根据本说明书一些实施例所示的抓取桁架的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

图1是根据本说明书一些实施例所示的避障系统的示意图。

如图1所示，避障系统100可以包括处理器110、以及与处理器电连接的抓取桁架120、焊接机器人140和一个或多个C型变位机（130-1……130-n）。

抓取桁架120是指由多根杆件通过铰链连接形成的龙门式的支撑结构。

如图6所示为抓取桁架的结构示意图，在一些实施例中，抓取桁架120可以包括至少一个用于抓取焊接型钢的夹爪121-1……121-n。

夹爪是指能够实现夹持功能的夹具。

在一些实施例中，抓取桁架120还可以包括两个平行的n型支架610和一根横向支撑杆620。每个夹爪可以垂直滑动安装在一个横向支撑杆620上，以使夹爪能够在横向支撑杆620上左右滑动。横向支撑杆620的两端滑动安装在两个平行的n型支架顶端610的内侧面上，且每个夹爪所在的横向支撑杆620均能够独立的在两个平行的n型支架610之间来回滑动。内侧面是指两个平行的n型支架610顶端相对的一面。从而当外部的传输装置（如，传送带等）将焊接型钢传输到抓取桁架下方时,可以通过夹爪抓取并运输焊接型钢到预设位置（如，C型变位机等）。

焊接型钢是指由多块钢板拼接焊接而成的条形钢材，如，H型钢等。

焊接机器人140是指用于执行焊接、切割和热喷涂作业等的工业机器人。焊接机器人140可以将焊接零件焊接到焊接型钢上。在一些实施例中，焊接机器人140可以位于抓取桁架下方。

C型变位机（如，130-1……130-n）是指用于改变焊接型钢摆放姿态的自动化旋转设备。C型变位机可以配合焊接机器人使用，让焊接型钢位于更有利于焊接机器人加工的位置。

在一些实施例中，一个或多个C型变位机可以位于抓取桁架下方。

在一些实施例中，处理器110可以被配置为基于抓取桁架、C型变位机、焊接机器人以及焊接型钢，确定参考坐标系，参考坐标系包括零点坐标。

在一些实施例中，处理器110还可以被配置为确定抓取桁架和C型变位机在参考坐标系中的位置坐标信息。

在一些实施例中，处理器110还可以被配置为基于抓取桁架在参考坐标系中的位置坐标信息，控制抓取桁架移动到零点坐标。

在一些实施例中，处理器110还可以被配置为基于C型变位机的特征信息和防撞安全范围，确定抓取桁架的目标上料位置。

在一些实施例中，C型变位机包括夹持机构，参考坐标系还包括第一轴，特征信息包括C型变位机在参考坐标系中的位置坐标信息和夹持机构在第一轴上的宽度。

在一些实施例中，处理器110还可以被配置为控制抓取桁架移动到目标上料位置，以通过夹爪将焊接型钢放置到C型变位机上。

在一些实施例中，处理器110还被配置为响应于C型变位机140已固定焊接型钢，基于加工物料图纸以及参考坐标系，确定焊接型钢上的焊接零件在参考坐标系中的位置坐标信息；基于焊接零件在参考坐标系中的位置坐标信息，确定焊接机器人150的焊接位置；以及控制焊接机器人150移动到焊接位置，以对焊接型钢进行焊接。

在一些实施例中，处理器110还被配置为响应于焊接机器人150完成焊接，基于焊接零件在参考坐标系中的位置坐标信息，确定抓取桁架120的目标下料位置；以及控制抓取桁架120移动到目标下料位置，以通过夹爪，将已完成焊接零件焊接的焊接型钢从C型变位机上移除。

关于处理器、抓取桁架、焊接机器人以及C型变位机中涉及到的更多内容，请参见图2-图5中的说明。

需要注意的是，以上对于避障系统及其模块的描述，仅为描述方便，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该系统的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个模块进行任意组合，或者构成子系统与其他模块连接。在一些实施例中，图1中披露的处理器和焊接机器人可以是一个系统中的不同模块，也可以是一个模块实现上述的两个或两个以上模块的功能。例如，各个模块可以共用一个存储模块，各个模块也可以分别具有各自的存储模块。诸如此类的变形，均在本说明书的保护范围之内。

图2是根据本说明书一些实施例所示的避障方法的示例性流程图。在一些实施例中，流程200可以由避障系统100的处理器执行。如图2所示，流程200包括下述步骤210-步骤280。

步骤210，基于抓取桁架、C型变位机、焊接机器人以及焊接型钢，确定参考坐标系。

关于焊接型钢、抓取桁架、C型变位机以及焊接机器人的说明，请参见图1中的说明。

参考坐标系是指用于定量描述物体的位置以及位置的变化所构建的坐标系。例如，如图6所示，参考坐标系可以为以x轴为主轴的笛卡尔坐标系，如，以x轴为主轴的三维坐标系。三维坐标系可以包括相互垂直的第一轴（如，x轴）、第二轴（如，y轴）和第三轴（如，z轴），其中，x轴为主轴，第一轴平行于抓取桁架的n型支架的上表面，第二轴垂直于抓取桁架的两个n型支架的上表面所组成的二维平面，第三轴垂直于水平面。

在一些实施例中，处理器可以基于抓取桁架、C型变位机、焊接机器人以及焊接型钢的初始点云，在初始点云分布密集的区域内，按照统一的零点坐标，确定以x轴为主轴的三维坐标系。处理器可以通过激光雷达等设备获取抓取桁架、C型变位机、焊接机器人以及焊接型钢的初始点云。

在一些实施例中，参考坐标系可以包括零点坐标，如，图6中的0点坐标。零点坐标是指参考坐标系的原点坐标。零点坐标可以为预设值。

在一些实施例中，处理器可以基于焊接型钢最终传送到的位置，确定零点坐标。焊接型钢最终传送到的位置可以为本领域技术人员根据经验预设。例如，处理器可以将外部的传输装置（如，传送带等）传送过来的待加工的焊接型钢最终传送到的抓取桁架下方的位置作为零点坐标。

步骤220，确定抓取桁架和C型变位机在参考坐标系中的位置坐标信息。

位置坐标信息可以是用于描述一个点在空间中具体位置的一组数，如，三维位置坐标。

在一些实施例中，处理器可以获取抓取桁架和C型变位机的初始点云，以及将初始点云在参考坐标系中所在的位置，按照统一的零点坐标，确定抓取桁架和C型变位机在参考坐标系中的位置坐标信息。

在一些实施例中，处理器还可以确定C型变位机的位置分布信息， C型变位机的位置分布信息相关于目标下料位置。

关于C型变位机的位置分布信息以及C型变位机的位置分布信息如何相关于目标下料位置的更多说明，请参见图5中的说明。

步骤230，基于抓取桁架在参考坐标系中的位置坐标信息，控制抓取桁架移动到零点坐标。

在一些实施例中，处理器可以基于抓取桁架的位置坐标信息，判断抓取桁架的夹爪与横向支撑杆的交叉点是否位于零点坐标，响应于交叉点不位于零点坐标，控制抓取桁架移动到零点坐标。

步骤240，基于C型变位机的特征信息和防撞安全范围，确定抓取桁架的目标上料位置。

特征信息是指与C型变位机有关的信息。

在一些实施例中，C型变位机可以包括夹持机构，特征信息可以包括C型变位机的位置坐标信息和夹持机构在第一轴上的宽度。

夹持机构是指用于夹持焊接型钢的机械结构。夹持机构可以为C型结构。

夹持机构在第一轴上的宽度可以理解为夹持机构在x轴上的宽度。

在一些实施例中，处理器可以基于C型变位机中的夹持机构的位置坐标信息，确定夹持机构在x轴上的宽度。例如，处理器可以将C型变位机中的夹持机构的位置坐标信息中的x轴中的最大值和最小值之间的差值，确定为夹持机构在x轴上的宽度。

防撞安全范围是指当抓取桁架上的夹爪，从外部的传输装置上，抓取焊接型钢时，抓取桁架在x轴上的移动位置坐标的安全冗余范围。

在一些实施例中，防撞安全范围可以为本领域技术人员根据经验预设，如，防撞安全范围可以预设为大于等于300mm且小于等于500mm。

在一些实施例中，处理器还可以采用图3所示方法，调整防撞安全范围，具体参见图3中的说明。

目标上料位置是指抓取桁架最终上料的位置。上料的材料可以为焊接型钢。在一些实施例中，由于抓取桁架已经移动到零点坐标，目标上料位置可以理解为抓取桁架在x轴上的移动位置坐标范围。

仅作为示例地，处理器可以采用如下第一算法，确定抓取桁架在x轴上的移动位置坐标范围：

抓取桁架在x轴上的移动位置坐标范围=当前位置的C型变位机在参考坐标系中的x坐标值+该C型变位机上的夹持机构在x轴上的宽度+防撞安全范围。

本领域技术人员可以指定C型变位机在参考坐标系中，所对应的多个坐标点中的某一点的x坐标值作为当前位置的C型变位机在参考坐标系中的x坐标值，如，C型变位机的重心在参考坐标系中所对应的x坐标值。

步骤250，控制抓取桁架移动到目标上料位置，以通过夹爪将焊接型钢放置到C型变位机上。

在一些实施例中，处理器可以控制抓取桁架上的夹爪沿着x轴移动到目标上料位置，以通过夹爪将焊接型钢放置到C型变位机上。

在一些实施例中，响应于C型变位机已固定焊接型钢，避障方法还可以包括如下步骤260-步骤280。

步骤260，基于加工物料图纸以及参考坐标系，确定焊接型钢上的焊接零件在参考坐标系中的位置坐标信息。

加工物料图纸是指采用图示形式记载的待焊接型钢的加工要求的图纸。

在一些实施例中，加工物料图纸可以包括焊接型钢上需要焊接的焊接零件和焊接型钢的图示、焊接零件的尺寸、焊接零件的焊接位置、焊接型钢的尺寸等。

在一些实施例中，处理器可以基于加工物料图纸，通过预设系统（如，GOSS系统、OS系统等），确定加工物料图纸上的焊接零件的图纸坐标位置信息；以及将焊接零件的图纸坐标位置信息，对应到参考坐标系中，以确定焊接型钢上的焊接零件在参考坐标系中的位置坐标信息。

步骤270，基于焊接零件在参考坐标系中的位置坐标信息，确定焊接机器人的焊接位置。

焊接位置是指焊接机器人在焊接型钢上对焊接零件进行焊接的位置。

在一些实施例中，处理器可以将焊接零件在参考坐标系中的位置坐标信息，直接确定为焊接机器人的焊接位置。

步骤280，控制焊接机器人移动到焊接位置，以对焊接型钢进行焊接。

在一些实施例中，焊接机器人上可以预设附加轴，附加轴与参考坐标系中的x轴同向，处理器可以控制焊接机器人的附加轴移动到焊接位置中所对应的x坐标值范围内，以对焊接型钢实现快速定位焊接。

在一些实施例中，响应于焊接机器人完成焊接，避障方法还可以包括如下步骤290-步骤2010。

步骤290，基于焊接零件在参考坐标系中的位置坐标信息，确定抓取桁架的目标下料位置。

目标下料位置是指抓取桁架的夹爪抓取已完成焊接的焊接型钢的目标位置。

在一些实施例中，处理器可以基于焊接零件在参考坐标系中的位置坐标信息以及预设安全范围，确定安全区域；基于抓取桁架的夹爪、C型变位机以及焊接零件在参考坐标系中所在区域，确定干涉区域；以及基于安全区域和干涉区域，确定抓取桁架的目标下料位置。

预设安全范围是指当抓取桁架通过夹爪，从C型变位机上，抓取已完成焊接的焊接型钢时，抓取桁架在x轴上的移动位置坐标的安全冗余范围。预设安全区域可以为本领域技术人员根据经验预设。通过预设安全范围的设置可以进一步避免夹爪在抓取已完成焊接的焊接型钢的过程中，与已焊接的焊接零件发生碰撞以及无法抓取存在焊接零件部分的焊接型钢的情况发生。

安全区域是指存在焊接零件的特定区域。

在一些实施例中，处理器可以基于焊接零件在参考坐标系中的位置坐标信息，确定焊接零件对应的全部位置坐标的x坐标值范围，以及将全部位置坐标的x坐标值范围加上预设安全区域后的值，确定为安全区域。

干涉区域是指存在障碍物干扰，夹爪无法抓取焊接型钢的区域。

在一些实施例中，处理器可以将夹爪以及C型变位机在参考坐标系中所在区域，确定为干涉区域。

在一些实施例中，处理器可以遍历焊接型钢在参考坐标系中的所有位置，排除干涉区域和安全区域所在位置后，剩下的位置确定为抓取桁架的目标下料位置。

在一些示例中，处理器还可以采用图4所示方法，确定抓取桁架的目标下料位置，具体参见图4中的说明。

步骤2010，控制抓取桁架移动到目标下料位置，以通过夹爪，将已完成焊接的焊接型钢从C型变位机上移除。

在一些实施例中，处理器可以控制抓取桁架在x轴上移动到目标下料位置中的任意一个位置坐标点，以通过夹爪，将已完成焊接的焊接型钢从C型变位机上移除。

在本说明书的一些实施例中，通过将抓取桁架、C型变位机、焊接机器人以及焊接型钢，设置在同一参考坐标系中，按照统一的标准，进行抓取桁架和C型变位机的位置坐标信息的确定，进而能够更准确的确定抓取桁架的目标上料位置，以通过夹爪将焊接型钢放置到C型变位机上，以减少上料过程中发生碰撞的可能。

响应于C型变位机已固定所述焊接型钢，通过将加工物料图纸上的焊接型钢上的焊接零件的信息，转化为在参考坐标系中的位置坐标信息，再确定焊接机器人的焊接位置，以在该焊接位置实施对焊接型钢的焊接，由于是在同一参考坐标系中，按照统一的标准进行的焊接位置计算，便于测量，且能够提高确定焊接位置的精度，从而提高加工精度，并减少焊接过程中发生碰撞的可能。

响应于焊接机器人完成焊接，通过同一参考坐标系中，按照统一的标准确定的焊接零件在参考坐标系中的位置坐标信息，确定抓取桁架的目标下料位置，以通过夹爪，将已完成焊接的焊接型钢从C型变位机上移除，以减少下料过程中发生碰撞的可能。

另外，通过将抓取桁架、C型变位机、焊接机器人以及焊接型钢，设置在同一参考坐标系中，按照统一的标准，确定的抓取桁架、C型变位机、焊接机器人以及焊接型钢在参考坐标系中的坐标位置信息，进行后续目标上料位置、目标下料位置以及焊接位置的控制，方便多台设备之间的配合控制，确保加工的顺利进行，从而提高整个生产线的自动化水平和生产效率。

图3是根据本说明书一些实施例所示的防撞安全范围的调整方法的示例性流程图。在一些实施例中，流程300可以由避障系统100的处理器110执行。如图3所示，流程300包括下述步骤310-步骤330。

步骤310，当处理器控制夹爪将焊接型钢放置到C型变位机上的过程中，获取预设时段内焊接型钢的碰撞反馈信息。

预设时间段可以为本领域技术人员根据经验预设。

碰撞反馈信息是指反馈的与焊接型钢发生的碰撞有关的信息。在一些实施例中，碰撞反馈信息可以包括焊接型钢上的碰撞点在参考坐标系中的位置坐标。

在一些实施例中，当处理器控制夹爪将焊接型钢放置到C型变位机上的过程中，处理器可以通过激光雷达获取预设时段内焊接型钢以及C型变位机上的点云，以及基于点云，确定碰撞反馈信息。

在一些实施例中，处理器可以基于处理器控制夹爪将焊接型钢放置到C型变位机上的过程中所采集的点云，通过图像分析算法，判断是否存在焊接型钢的点云与C型变位机上的点云异常重合的情况，若存在异常重合的情况，则存在碰撞，并将重合的点云所对应的参考坐标系中的位置坐标，确定为焊接型钢上的碰撞点在参考坐标系中的位置坐标。图像分析算法可以为图像特征提取算法等。异常重合是指焊接型钢还未放置到C型变为机上，焊接型钢的点云与C型变位机的点云发生重合。

步骤320，基于碰撞反馈信息以及C型变位机在参考坐标系中的位置坐标信息，确定焊接型钢的至少一个碰撞点的归因信息。

碰撞点是指焊接型钢上发生碰撞的位置点。

归因信息是指与碰撞点发生碰撞的原因有关的信息。在一些实施例中，归因信息可以包括碰撞点发生碰撞的碰撞原因。

在一些实施例中，碰撞原因可以包括由于防撞安全范围设置不当造成的碰撞或者由于C型变位机位置识别不当造成的碰撞。

在一些实施例中，处理器可以基于碰撞反馈信息以及C型变位机在参考坐标系中的位置坐标信息，通过预设方法，确定焊接型钢的至少一个碰撞点的归因信息。

在一些实施例中，预设方法可以为计算碰撞反馈信息中的碰撞点在参考坐标系中的位置坐标与C型变位机在参考坐标系中的位置坐标信息之间的靠近程度概率，以及基于靠近程度概率，确定归因原因。

靠近程度概率是指碰撞点的位置和C型变位机的位置之间靠近的概率。

仅作为示例地，假设碰撞点在参考坐标系中的位置坐标为（x，y，z），基于C型变位机在参考坐标系中的位置坐标信息，得到的C型变位机的位置坐标范围为[（x1，y1，z1），（x2，y2，z2）],则处理器可以采用如下第二算法，确定靠近程度概率：

靠近程度概率=cos（(x，y，z)，((x2-x1)/2，(y2-y1)/2)，(z2-z1)/2））。

在一些实施例中，处理器可以将各个碰撞点对应的靠近程度概率与预设概率阈值进行比较，若靠近程度概率大于预设概率阈值，则确定焊接型钢的该碰撞点的归因信息为由于C型变位机位置识别不当造成的碰撞；否则归因信息为由于防撞安全范围设置不当造成的碰撞。

预设概率阈值可以为本领域技术人员根据经验预设，如，80%。

步骤330，基于归因信息，调整防撞安全范围。

关于防撞安全范围的说明，请参见图2步骤240中的相关说明。

在一些实施例中，处理器可以基于归因信息，筛选归因信息为由于防撞安全范围设置不当造成的所有碰撞点，作为目标碰撞点；基于所有目标碰撞点在参考坐标系中的位置坐标，进行聚类，得到多个子聚类；基于多个子聚类，确定多个子聚类中的每个子聚类的x坐标值或者y坐标值范围；将包含最大x坐标值范围或者最大y坐标值范围的子聚类对应的x坐标值范围，作为目标防撞安全范围；以及基于目标防撞安全范围，调整防撞安全范围。

在一些实施例中，处理器可以基于所有碰撞点在参考坐标系中的位置坐标，采用预设聚类方法，进行聚类，得到多个子聚类。预设聚类方法可以包括k-means聚类算法、DBSCAN聚类算法等。通过基于所有碰撞点在参考坐标系中的位置坐标进行聚类，可以降低聚类的计算量，提高确定目标下料位置的效率。

在本说明书的一些实施例中，通过确定焊接型钢的至少一个碰撞点的归因信息，排除由于C型变位机位置识别不当造成的碰撞点的噪声数据，仅找出由于防撞安全范围设置不当造成的碰撞点，来调整防撞安全范围，提高最后得到的防撞安全范围的精度。

应当注意的是，上述有关流程200或300的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对流程200或300进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。

图4是根据本说明书一些实施例所示的确定抓取桁架的目标下料位置方法的示例性流程图。在一些实施例中，流程400可以由避障系统100的处理器110执行。如图4所示，流程400包括下述步骤410-步骤440。

步骤410，基于加工物料图纸以及预设单位区域，将焊接型钢划分为至少一段子钢。

预设单位区域是指预设的用于将加工物料图纸上的焊接型钢划分为多个区域的标准尺度。预设单位区域可以为本领域技术人员根据经验预设，如，1平方厘米。

子钢是指部分焊接型钢。

关于加工物料图纸和焊接型钢的说明，请参见图2中的相关说明。

在一些实施例中，处理器可以将加工物料图纸上的焊接型钢，以预设单位区域为标准尺度，划分为多个预设单位区域，然后将每个预设单位区域内对应的部分焊接型钢作为一段子钢。

步骤420，获取已标注的加工物料图纸。

已标注的加工物料图纸是指在加工物料图纸上标注有抓取桁架、C型变位机和焊接机器人的位置的图纸。

在一些实施例中，已标注的加工物料图纸可以包含抓取桁架、C型变位机、焊接机器人、焊接机器人上的附加轴的位置。

在一些实施例中，本领域技术人员可以将抓取桁架、C型变位机和焊接机器人在参考坐标系中的位置坐标信息，按照加工物料图纸的尺寸标准，投影到加工物料图纸上，计算获得加工物料图纸上的抓取桁架、C型变位机和焊接机器人的图纸坐标位置信息，并标注加工物料图纸，得到已标注的加工物料图纸。然后处理器可以通过外部设备获取人工输入的已标注的加工物料图纸。外部设备可以为外部输入设备，如，键盘等。

步骤430，基于已标注的加工物料图纸，评估子钢的平衡性和可抓取性。

平衡性是指夹爪抓取子钢时，整个焊接型钢保持平衡的可能性。在一些实施例中，平衡性可以采用百分数进行表示，分数越大表示平衡性越好。

在一些实施例中，处理器可以采用如下步骤431-步骤432评估子钢的平衡性：

步骤431，基于焊接零件的焊接时间序列、焊接机器人的工作参数和已标注的加工物料图纸，通过温度预测模型，预测焊接型钢的温度分布数据。

焊接时间序列是指由多个焊接零件中的每一个焊接零件焊接完成的总时间所构成的序列。

在一些实施例中，处理器可以通过外部终端获取用户输入的焊接时间序列。

在一些实施例中，处理器还可以通过监测焊接机器人的工作时间，确定焊接时间序列。

在一些实施例中，工作参数可以包括焊接温度和单次焊接时长。

在一些实施例中，处理器可以通过外部终端或者监控焊接机器人的工作状态，获取用户输入的焊接机器人的工作参数。

温度分布数据可以反映焊接型钢上各个位置的温度情况。温度分布数据可以影响焊接型钢的形状。例如，温度分布数据显示焊接型钢表面的温度偏高，则可能会导致焊接型钢表面发生融化，而导致焊接型钢的表面形状发生变化，进而导致焊接型钢的重心发生变化。

在一些实施例中，温度预测模型可以为机器学习模型。在一些实施例中，温度预测模型的类型可以为神经网络（Neural Network, NN）模型等。

在一些实施例中，温度预测模型可以基于多个带有标签的训练样本，训练获得。

在一些实施例中，训练样本中的每组训练样本可以包括历史样本焊接零件的时间序列、历史样本焊接机器人的工作参数以及已标注的历史样本加工物料图纸，其中，已标注的历史样本加工物料图纸中包含历史样本焊接零件和历史样本焊接型钢。

在一些实施例中，训练样本可以通过历史数据获取。

标签可以是训练样本对应的历史样本焊接型钢的温度分布数据。

在一些实施例中，处理器可以通过红外温度监测设备监测得到历史样本焊接型钢的实际温度分布数据，作为训练标签。

步骤432，基于焊接型钢的温度分布数据，评估子钢的平衡性。

在一些实施例中，处理器可以基于焊接型钢的温度分布，采用如下第三算法，评估子钢的平衡性。

仅作为示例地，某段子钢的平衡性=|某段子钢的重心位置*该段子钢的温度*k-该段子钢的重心位置距离焊接型钢的重心位置的距离|/标准距离，k为预设系数。k的取值可以与统计获得的不同温度下的焊接型钢的重心相关。

在一些实施例中，处理器可以将正常固定形状的焊接型钢的重心与N组不同温度情况下的焊接型钢的重心的平均值之间的比值，确定为k值。N组不同温度可以为本领域技术人员根据经验预设。焊接型钢的形状受外部不同温度的影响，会发生不同的变化，从而导致焊接型钢的重心发生变化。

在一些实施例中，处理器可以基于焊接型钢的温度分布数据，确定焊接型钢上的某段子钢的温度。

在一些实施例中，处理器可以基于已标注的加工物料图纸，获取某段子钢的重心位置的图纸坐标位置信息和焊接型钢的重心位置的图纸坐标位置信息，以及计算该两个重心位置之间的直线距离，作为该段子钢的重心位置距离焊接型钢的重心位置的距离。

标准距离是指允许的误差距离。标准距离可以为本领域技术人员根据经验预设。

在本说明书的一些实施例中，由于焊接型钢的温度分布数据，可以影响焊接型钢外表的形状，从而改变焊接型钢的重心，影响子钢的平衡性，通过温度预测模型，预测焊接型钢的温度分布数据，然后根据温度分布数据，评估子钢的平衡性，可以提高最终确定的子钢的平衡性的准确度。

可抓取性是指某一子钢是否可以被夹爪抓取。可抓取性可以采用0或1进行表示，1表示某一子钢可以被夹爪抓取，0表示某一子钢不能被夹爪抓取。

在一些实施例中，处理器可以基于已标注的加工物料图纸，判断子钢内是否存在焊接零件，若存在焊接零件，则可抓取性为0，否则可抓取性为1。

在一些实施例中，处理器还可以基于已标注的加工物料图纸，判断某一子钢与抓取桁架、C型变位机、焊接机器人中的任意一个的空间直线距离是否小于预设预值，若小于预设阈值，则可抓取性为0，否则可抓取性为1。预设阈值可以为本领域技术人员根据经验预设。

步骤440，基于子钢的平衡性和可抓取性，确定至少一个候选下料位置。

候选下料位置是指抓取桁架的夹爪抓取已完成焊接的焊接型钢的候选位置。

在一些实施例中，处理器可以基于子钢的平衡性和可抓取性，将抓取性为1且平衡性大于平衡阈值的至少一个子钢所在位置，确定至少一个候选下料位置。平衡阈值可以为本领域技术人员根据经验预设。

步骤450，基于至少一个候选下料位置，确定抓取桁架的目标下料位置。

关于目标下料位置的说明，请参见图2步骤290中的说明。

在一些实施例中，如果抓取桁架上存在c个夹爪，c为大于等于1的正整数，处理器可以基于至少一个候选下料位置，将每个候选下料位置的平衡性由高到低进行排序，然后挑选平衡性最高的c个候选下料位置，确定为抓取桁架的目标下料位置。

在本说明书的一些实施例中，通过将焊接型钢划分为多个子钢，然后根据每个子钢的平衡性和可抓取性，确定抓取桁架的目标下料位置，进行下料，能够降低焊接型钢在下料过程中，发生碰撞的风险。

图5是根据本说明书一些实施例所示的C型变位机的位置坐标信息的示例性流程图。在一些实施例中，流程500可以由避障系统100的处理器110执行。如图5所示，流程500包括下述步骤510-步骤540。

步骤510，获取至少一个候选C型变位机的位置分布信息。

候选C型变位机的位置分布信息是指供选择的C型变位机在抓取桁架下的数量和位置分布情况信息。

在一些实施例中，候选C型变位机的位置分布信息可以包括在抓取桁架下的候选C型变位机数量以及各个候选C型变位机在参考坐标系中的位置坐标。

在一些实施例中，处理器可以通过外部终端获取用户输入的至少一个候选C型变位机的位置分布信息。

步骤520，基于候选C型变位机的位置分布信息、加工物料图纸和预设单位区域，确定候选C型变位机的位置分布信息对应的至少一个目标下料位置及其对应的第一评估分数。

第一评估分数可以为目标下料位置对应子钢的平衡性的值。

关于加工物料图纸和目标下料位置的说明，请参见图2中的说明。关于预设单位区域的说明，请参见图4步骤410的说明。

关于如何确定目标下料位置以及目标下料位置的平衡性的说明，请参见图4中的说明。

步骤530，基于候选C型变位机的位置分布信息对应的至少一个目标下料位置及其对应的第一评估分数，确定第二评估分数。

第二评估分数是指候选C型变位机的位置分布信息对应的至少一个目标下料位置对应的第一评估分数的均值。

在一些实施例中，处理器可以分别计算各个候选C型变位机的位置分布信息对应的至少一个目标下料位置对应的第一评估分数的均值，作为各个候选C型变位机的位置分布信息对应的第二评估分数。

步骤540，基于第二评估分数，确定C型变位机的位置分布。

在一些实施例中，处理器可以基于第二评估分数，选取第二评估分数最高的候选C型变位机的位置分布信息，确定为C型变位机的位置分布信息。

在本说明书的一些实施例中，通过基于候选C型变位机的位置分布信息对应的至少一个目标下料位置及其对应的第一评估分数，提前确定C型变位机的位置分布信息，发送用户，供用户参考选择，以便用户能够选择出最合适的C型变位机的位置分布信息，从而提高夹爪将焊接型钢放置到C型变位机上的准确性。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。

同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20%的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件（当前或之后附加于本说明书中的）也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。

最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种避障方法，其特征在于，所述方法由避障系统的处理器执行；

所述避障系统包括所述处理器、以及与所述处理器电连接的抓取桁架、焊接机器人、一个或多个C型变位机；所述C型变位机位于所述抓取桁架下方；所述抓取桁架包括至少一个用于抓取焊接型钢的夹爪；

所述方法包括：

基于所述抓取桁架、所述C型变位机、所述焊接机器人以及所述焊接型钢，确定参考坐标系，所述参考坐标系包括零点坐标；

确定所述抓取桁架和所述C型变位机在所述参考坐标系中的位置坐标信息；

基于所述抓取桁架在参考坐标系中的位置坐标信息，控制所述抓取桁架移动到所述零点坐标；

基于所述C型变位机的特征信息和防撞安全范围，确定所述抓取桁架的目标上料位置；

控制所述抓取桁架移动到所述目标上料位置，以通过所述夹爪将所述焊接型钢放置到所述C型变位机上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述C型变位机包括夹持机构，所述参考坐标系还包括第一轴，所述特征信息包括所述C型变位机在参考坐标系中的位置坐标信息和所述夹持机构在所述第一轴上的宽度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

响应于所述C型变位机已固定所述焊接型钢，基于加工物料图纸以及所述参考坐标系，确定所述焊接型钢上的焊接零件在所述参考坐标系中的位置坐标信息；

基于所述焊接零件在所述参考坐标系中的位置坐标信息，确定所述焊接机器人的焊接位置；

控制所述焊接机器人移动到所述焊接位置，以对所述焊接型钢进行焊接。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

响应于所述焊接机器人完成焊接，基于所述焊接零件在所述参考坐标系中的位置坐标信息，确定所述抓取桁架的目标下料位置；

控制所述抓取桁架移动到所述目标下料位置，以通过所述夹爪，将已完成焊接的所述焊接型钢从所述C型变位机上移除。

5.一种避障系统，其特征在于，包括处理器、以及与所述处理器电连接的抓取桁架、焊接机器人、一个或多个C型变位机；所述C型变位机位于所述抓取桁架下方；所述抓取桁架包括至少一个用于抓取焊接型钢的夹爪；

所述处理器被配置为：

基于所述抓取桁架、所述C型变位机、所述焊接机器人以及所述焊接型钢，确定参考坐标系，所述参考坐标系包括零点坐标；

确定所述抓取桁架和所述C型变位机在所述参考坐标系中的位置坐标信息；

基于所述抓取桁架在参考坐标系中的位置坐标信息，控制所述抓取桁架移动到所述零点坐标；

基于所述C型变位机的特征信息和防撞安全范围，确定所述抓取桁架的目标上料位置；

控制所述抓取桁架移动到所述目标上料位置，以通过所述夹爪将焊接型钢放置到所述C型变位机上。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述C型变位机包括夹持机构，所述参考坐标系还包括第一轴，所述特征信息包括所述C型变位机在参考坐标系中的位置坐标信息和所述夹持机构在所述第一轴上的宽度。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述处理器还被配置为：

响应于所述C型变位机已固定所述焊接型钢，基于加工物料图纸以及所述参考坐标系，确定所述焊接型钢上的焊接零件在所述参考坐标系中的位置坐标信息；

基于所述焊接零件在所述参考坐标系中的位置坐标信息，确定所述焊接机器人的焊接位置；

控制所述焊接机器人移动到焊接位置，以对所述焊接型钢进行焊接。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述处理器还被配置为：

响应于所述焊接机器人完成焊接，基于所述焊接零件在所述参考坐标系中的位置坐标信息，确定所述抓取桁架的目标下料位置；

控制所述抓取桁架移动到所述目标下料位置，以通过所述夹爪，将已完成所述焊接零件焊接的所述焊接型钢从所述C型变位机上移除。

9.一种避障装置，其特征在于，所述装置包括至少一个处理器以及至少一个存储器；

所述至少一个存储器用于存储计算机指令；

所述至少一个处理器用于执行所述计算机指令中的至少部分指令以实现如权利要求1~4中任一项所述的避障方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行如权利要求1~4任一项所述的避障方法。