[发明专利]一种移动机器人抓取作业系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种移动机器人抓取作业系统及控制方法。系统包括系统控制单元、柔性抓取单元、智能感知单元和移动平台，所述柔性抓取单元包括机械臂和软体机械手；智能感知单元包括基本感知单元、云台、处理器和嵌入式计算平台，用于实现物体的识别与定位；柔性抓取单元，实现对物品安全抓取，软体机械手由气泵驱动；系统控制单元，利用通讯线缆分别与智能感知单元、柔性抓取单元以及移动平台连接通讯，接收到智能感知单元的感知信息后发送控制信号给移动平台及柔性抓取单元完成相应的作业过程；移动平台，搭载智能感知单元、柔性抓取单元、系统控制单元及电源模块，电源模块提供所有单元所需的电源需求，实现作业过程中的移动。

技术领域

本发明涉及抓取作业系统，尤其涉及一种应用于移动机器人的抓取作业系统及控制方法，适用于智能服务机器人的自主抓取作业。

背景技术

现如今大量机器人应用于人类的社会生活和生产之中，以协助或替代人类开展部分重复性或服务性工作，起初多应用在一些结构化工作环境中，例如生产业、建筑业等。随着机器人智能程度的提高，越来越多的智能移动机器人出现在了各行各业之中，尤其是服务业。智能移动机器人在社会生产与生活中扮演着愈发重要的角色的同时也带来了服务业的巨大革新。

智能移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统，其中行为控制与执行是实现其作业能力的一个重要环节，是机器人系统中极为重要的组成部分，抓取作业则是智能移动机器人的行为控制与执行环节中极为关键的一部分。目前关于移动机器人抓取作业系统的研究集中在固定场景下的抓取作业或者非自主抓取作业，这很大程度上限制了智能移动机器人在服务业中的服务能力和作业效率，也降低了智能移动机器人的自主化作业水平，使得服务业中的智能移动机器人对于结构化环境较为依赖，同时需要一定的人力协作来保证其正常工作。采取以上抓取作业系统的智能移动机器人在服务行业的实际工作场景中难以替代人类自主完成服务工作。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种移动机器人抓取作业系统及控制方法，设计出一种在服务行业工作环境中可以有效自主完成抓取作业的机器人抓取作业系统及控制方法。此系统具有较强的环境适应能力，可在非结构化环境中开展抓取作业；具备自主作业能力，可以自主完成整个抓取作业过程；整套移动机器人抓取作业系统应具有简单可靠的硬件结构、较高的集成度以及系统稳定性，可胜任绝大多数移动机器人工作场景中的抓取作业，有利于技术推广与应用普及。

一种移动机器人抓取作业系统，包括系统控制单元和柔性抓取单元，所述柔性抓取单元包括机械臂和软体机械手，还包括：智能感知单元和移动平台；

所述智能感知单元包括基本感知单元、云台、处理器和嵌入式计算平台；用于实现物体的识别与定位；

所述柔性抓取单元，实现对物品安全抓取，软体机械手由气泵驱动；

所述系统控制单元，利用通讯线缆分别与智能感知单元、柔性抓取单元以及移动平台连接通讯，接收到智能感知单元的感知信息后发送控制信号给移动平台及柔性抓取单元完成相应的作业过程；

所述移动平台，搭载智能感知单元、柔性抓取单元、系统控制单元及电源模块，电源模块提供所有单元所需的电源需求，实现整套抓取作业系统作业过程中的移动环节。

进一步的，所述基本感知单元包括单目相机和单线激光测距模块，激光测距模块由云台驱动；处理器用于处理激光测距模块信息、云台电机的控制以及物体三维坐标的计算；嵌入式计算平台处理物体识别算法以及识别定位结果输出。

进一步的，所述三维坐标的计算方法为：

S21，根据单目相机获取到的环境图像利用物体识别神经网络进行物体检测，若未检测到待抓取物体，则控制移动平台旋转或移动来改变系统视野进行进一步检测，若检测出待抓取物体，则根据物体检测框顶点在像素坐标系中的二维坐标计算出物体中心点在像素坐标系中的二维坐标。