[发明专利]用于确定夹紧位置的方法、计算机程序以及装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用机械臂与夹具操作物理对象的技术方案。具体地说，本发明涉及一种用于确定夹紧位置以夹紧对象的方法。

背景技术

机器人系统已经在多种工业中广泛地用于执行这样一种重复性工作，其中，该重复性工作几乎不需要用于实际可视地或可认知地建模被操作物理对象的能力或者几乎不需要用于保持或移动的技能。机器人还可以被构造为在对地面工作人员不理的环境中工作或者能够与对人类有害的材料如有毒的或放射性的材料、废料或大型对象的一起工作。希望使得该机器人系统尽可能地自动化以最小化需要参与的人员的数量。

当目的是使机械臂操作对象时，机械臂通常地装配有适于夹紧感兴趣的对象的装置。此装置可以，例如类似于手、爪或夹子。尽管将机器人编程为执行重复性任务相对容易，但是在自动操作对象中存在很难的问题，特别是涉及从从变化的环境或者挤满其它对象的环境识别对象，以及操作存在于其它对象之间的对象。

用于操作对象的机器人系统通常地需要预先知道对象的形状，因而机械臂的夹具可以被设计为可靠地夹紧对象。当从非结构化环境夹紧具有不同位置、方向和几何形状的对象时例如当分类废料时，夹具不能被预先设计为用于具体的对象并且必须使用更加通用的夹具设计。

现有技术的缺点之一是很难设计一种可以在其它不希望的对象或其它障碍物中可靠地夹紧具有不同形状与尺寸的对象的夹具。

发明内容

根据本发明的一个方案，提供了一种方法，包括：获得包括至少一个对象的至少一个图像；分析至少一个图像以确定用于夹紧对象的至少一个夹紧位置；根据预先确定的标准从至少一个夹紧位置选择夹紧位置；以及将至少一个指令发送到夹具以在选择的夹紧位置处夹紧对象。

根据本发明的另一个方案，提供了一种包括程序代码的计算机程序，该程序代码包括用于执行该方法的指令。

根据本发明的另一个方案，提供了一种装置，包括：用于获得包括对象的至少一个图像的装置；用于分析至少一个图像以确定用于夹紧对象的至少一个夹紧位置的装置；用于根据预先确定的标准从至少一个夹紧位置选择夹紧位置的装置；以及用于将至少一个指令发送到夹具以在选择的夹紧位置处夹紧对象的装置。

在本发明的一个实施方式中，分析与选择步骤还包括：计算背景掩膜，该背景掩膜是不作为图像中的任何对象的一部分的图像像素的掩膜；计算对象掩膜，该对象掩膜是作为即将夹紧的对象的一部分的图像像素的掩膜；计算夹具掩膜，该夹具掩膜是与夹具的夹紧部分相对应的图像像素的掩膜；计算夹紧区域掩膜，该夹紧区域掩膜是落入夹具内部的图像像素的掩膜；在至少一个位置处将夹具掩膜重叠在背景掩膜上；计算夹具掩膜与背景掩膜在至少一个位置处的重叠；在至少一个位置处将夹紧区域掩膜重叠在对象掩膜上；计算夹紧区域掩膜与对象掩膜在至少一个位置处的重叠；以及根据重叠计算来选择夹紧位置。

在本发明的一个实施方式中，该方法还包括向至少一个图像中的每个像素分配与所述像素属于对象的可能性相对应的值。

在本发明的一个实施方式中，该方法还包括根据计算夹具掩膜与背景掩膜在至少一个位置处的重叠，为夹具掩膜与背景掩膜在至少一个位置处的重叠分配第一品质因数；根据计算夹紧区域掩膜与对象掩膜在至少一个位置处的重叠，为夹紧区域掩膜与对象掩膜的重叠分配第二品质因数；以及根据第一品质因数与第二品质因数选择夹紧位置。

在本发明的一个实施方式中，根据所述第一品质因数与第二品质因数选择所述夹紧位置还包括选择所述第一品质因数与第二品质因数的乘积是最高的夹紧位置。

在本发明的一个实施方式中，根据第一与第二品质因数选择夹紧位置还包括为即将选择的夹紧位置的第一品质因数设置最小值。

在本发明的一个实施方式中，该方法还包括计算与夹具的不同位置相对应的多个夹具掩膜与夹紧区域掩膜。

在本发明的一个实施方式中，对于一组可能的夹具位置预先计算夹紧掩膜与夹紧区域掩膜。

在本发明的一个实施方式中，对于一组可能的夹具位置实时计算夹紧掩膜与夹紧区域掩膜。

在本发明的一个实施方式中，计算掩膜的重叠还包括：将夹具掩膜分割成夹具掩膜部分；计算夹具掩膜部分与所述背景掩膜的所述重叠；通过将利用第一夹具掩膜部分所计算的值，移动每个其它夹具掩膜部分相对于所述夹具掩膜中的所述第一夹具掩膜部分的偏移量来计算用于每个其它夹具掩膜部分的重叠；以及计算所述整个夹具掩膜与所述背景掩膜的重叠，作为对于所述夹具掩膜部分所计算的所述重叠的和。。