一种基于云信息库的服务机器人抓取系统及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于云信息库的服务机器人抓取系统，包括信息芯片、射频信号接收装置、视觉识别系统、服务处理控制中心电子控制单元、存储单元、下载端口、云信息库中心、服务机器人伺服电机；信息芯片位于被抓取产品的表面；云信息库中心、信息芯片和服务处理控制中心电子控制单元通过信号相互连接。本发明还公开了与这种抓取系统配套的抓取策略更新方法、产品信息制定方法、和抓取系统的控制方法。通过云信息库的建立，可以实现服务机器人的抓取策略更新，以及对于特定产品的抓取策略实时获取，从而提高抓取效率。
【专利说明】一种基于云信息库的服务机器人抓取系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种服务机器人抓取系统，尤其涉及一种基于云信息库的服务机器人抓取系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]机器人手臂大量运用与工业生产，大大提高了产业效率，节约了资源。仿人服务机器人也在特殊行业得到很大发展，对于服务机器人的运用来说，其抓取识别系统是主要关键。基本原理是同过视觉识别产品轮廓获得物体位置与抓取位置控制机械手臂内的伺服电机去完成抓取动作。
[0003]当前国内外服务机器人的抓取识别主要采用基于视觉识别的自主模式，或预存信息库进行特定处理的预存模式，然而自主模式不仅对系统软件条件要求较高，而且对硬件要求非常高，需要大量的传感器与控制器，不仅增加了单个服务机器人的成本，而且系统稳定新、快速响应新较差；预存模式由于自身限制，只能完成一定量的特定抓取任务，无法适应服务机器人广泛应用的前景。
[0004]因此，本领域的技术人员致力于开发一种成本更低、效率更高的服务机器人抓取系统。
【发明内容】
[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种成本更低、效率更高的服务机器人抓取系统及其控制方法。
[0006]为实现上述目的，本发明针对服务机器人抓取系统的识别认知功能，提出一种基于云信息库的服务机器人抓取系统，并依其任务多变性、不确定性设计了多功能柔性自适应抓取策略，实现了服务机器人与产品的交互，在提高服务机器人的动态适应性与响应稳定性，自适应地完成多样不确定性的抓取任务的同时，减小了单个服务机器人的软硬件要求，降低了单个成本。
[0007]本发明通过以下技术方案实现:
[0008]—种基于云信息库的服务机器人抓取系统，其特征在于，包括信息芯片、射频信号接收装置、视觉识别系统、服务处理控制中心电子控制单元、存储单元、下载端口、云信息库中心、服务机器人伺服电机；信息芯片位于被抓取的产品的表面；云信息库中心、信息芯片和服务处理控制中心电子控制单元通过信号相互连接。
[0009]进一步地，射频信号接收装置位于服务机器人的手部。
[0010]进一步地，视觉识别系统位于服务机器人的头部。
[0011 ] 进一步地，存储单元、服务处理控制中心电子控制单元、下载端口位于服务机器人的体内。
[0012]本发明还提供了一种基于云信息库的服务机器人抓取系统的抓取策略更新方法，包括抓取基本策略信息的定期更新过程和/或指定产品抓取策略信息的实时更新过程。[0013]进一步地，其中抓取基本策略信息的定期更新过程是指:云信息库中心定期更新服务机器人的抓取基本策略信息，服务机器人通过下载端口定期从云信息库中心下载更新的抓取基本策略信息，以适应新的服务环境。
[0014]进一步地，其中指定产品抓取策略信息的实时更新过程是指:服务机器人的拥有者从云信息库中心下载指定产品的抓取策略信息，并将指定产品的抓取策略信息下载到存储单元，以适应特定商品的快捷抓取反应。
[0015]本发明还提供了一种基于云信息库的服务机器人抓取系统的产品信息制定方法，包括如下步骤:
[0016]( I)被抓取产品的信息提交给云信息库中心，云信息库中心根据被抓取产品的信息，结合服务机器人的类型，制定出被抓取产品的抓取策略；
[0017](2)将被抓取产品的信息以及被抓取产品的抓取策略进行编码，再将编码保存进云信息库中心；
[0018](3)制造出包含被抓取产品信息的信息芯片和二维码，将信息芯片安装进被抓取产品中，将二维码印制于被抓取产品的包装之上。
[0019]本发明还提供了一种基于云信息库的服务机器人抓取系统的控制方法，当有产品进入服务机器人服务范围时，服务机器人能够根据不同情况自适应抓取。
[0020]进一步地，上述控制方法包括以下具体情况和步骤:
[0021](I)若位于所述服务机器人身体上的射频信号接收装置收到来自信息芯片发出的被抓取产品信息的信号，服务处理控制中心电子控制单元根据所述被抓取产品信息以及抓取策略，结合服务机器人内部电机控制策略，自适应地制定出对应的抓取控制策略；当获得抓取服务命令时即可提供抓取服务，实现自适应抓取控制；
[0022](2)若位于服务机器人身体上的射频信号接收装置没有收到来自信息芯片发出的被抓取产品信息的信号，则启动服务机器人眼部的视觉识别系统；视觉识别系统通过扫描被抓取产品包装获得包含被抓取产品信息的二维码，通过所述二维码获得被抓取产品信息；服务处理控制中心电子控制单元根据被抓取产品信息，检索储存单元，若检索到被抓取产品对应的抓取策略，服务处理控制中心电子控制单元根据此抓取策略，结合服务机器人内部电机控制策略，自适应地制定出对应的抓取控制策略，当获得抓取服务命令时即可提供抓取服务；若没有检测到被抓取产品对应的抓取策略，则启动服务机器人的联网程序，从云信息库中心下载该产品对应的抓取策略，服务处理控制中心电子控制单元根据此抓取策略，结合服务机器人内部电机控制策略，自适应地制定出对应的抓取控制策略，当获得抓取服务命令时即可提供抓取服务，从而实现服务机器人自适应抓取控制。
[0023]本发明的有益效果如下:
[0024]1、本发明在服务机器人单个识别抓取技术基础上，增加了服务机器人抓取系统的云信息库，通过云信息库的建立，可以实现个体服务机器人的抓取策略更新，以及对于特定产品的抓取策略实时获取，从而可以减少单个个体机器人的储存、识别与计算能力，减小个体成本，同时可以实现服务机器人服务范围的扩大化、不确定性的柔性自适应抓取；同时，云信息库中心的建立也更好的为产品抓取策略的制定提供了一个提前量，预先制定好的策略可以大大提高服务机器人的响应速度。
[0025]2、本发明中的产品信息芯片，通过云信息库中心的制定，实现了产品与服务机器人的交互，此产品芯片包含了产品信息以及产品的抓取策略，从而可以提高服务机器人的快速响应性与服务的稳定多样性，全面的实现产品所需的各种服务动作。产品与服务机器人的交互使得服务机器人不再是单一的被动等待去识别未知的物体，而是预先获知产品信息，有准备的去抓取；产品也不再是单一的被动等待被抓取，而是主动的引导服务机器人去完成产品所需要的服务。
[0026]以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为本发明一个较佳实施例的基于云信息库的服务机器人抓取系统结构图；
[0028]图2为本发明一个较佳实施例的基于云信息库的服务机器人抓取系统自适应抓取控制方法示意图。
[0029]图1和图2中:1为信息芯片，2为射频信号接收装置，3为视觉识别系统，4为服务处理控制中心电子控制单元，5为存储单元，6为下载端口，7为云信息库中心，8为服务机器人伺服电机，9为产品信息射频信号，10为被抓取产品信息，11为视觉识别系统开启信号，12为二维码产品信息，13为检索信号，14为抓取策略，15为联网开启信号，16为下载信号，17抓取控制策略，18为抓取命令。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。
[0031]如图1所示，一种基于云信息库的服务机器人抓取系统，包括信息芯片1、射频信号接收装置2、视觉识别系统3、服务处理控制中心电子控制单元(ECU) 4、存储单元5、下载端口 6、云信息库中心7、服务机器人伺服电机8。信息芯片I位于产品表面，射频信号接收装置2位于服务机器人手部，视觉识别系统3位于服务机器人头部，存储单元5、服务处理控制中心电子控制单元4、下载端口 6位于服务机器人体内，云信息库中心7、信息芯片I和服务处理控制中心电子控制单元4通过信号相互连接。
[0032]一种基于云信息库的服务机器人抓取系统的抓取策略更新方法为:云信息库中心7定期更新服务机器人的抓取基本策略信息库，个体服务机器人通过下载端口 6定期的从云信息中心7下载更新的抓取基本策略信息库，以适应新的服务环境，同时，个体服务机器人的拥有者也可以从云信息库中心7下载特定产品的抓取策略，并将此抓取策略下载到存储单元5,以适应特定商品的快捷抓取反应。
[0033]—种基于云信息库的服务机器人抓取系统的产品信息制定方法为:厂家将其被抓取产品信息10提交给云信息库中心7，云信息库中心7根据产品参数，结合服务机器人的类型，制定出该产品的抓取策略14，并将该产品信息10以及其抓取策略14进行编码，一方面将这个编码保存进云信息库7，一方面制造出该产品的信息芯片I和二维码产品信息12，并将其反馈给商品生产厂家，厂家将此信息芯片I安装进商品中，将此二维码产品信息12印制于产品包装之上。
[0034]图2所示的是一种基于云信息库的服务机器人抓取系统的控制方法:
[0035](I)当有物品进入服务机器人服务范围时，若位于机器人身体上的射频信号接收装置2收到来自商品信息芯片I发出的产品信息信号9，服务机器人服务处理控制中心电子控制单元4根据此产品信息信号9内的产品信息10以及抓取策略14，结合自身内部电机控制策略，自适应地制定出对应的抓取控制策略17，当获得抓取服务命令18时即可提供抓取服务，实现自适应抓取控制。
[0036](2)若位于机器人身体上的射频信号接收装置2没有收到来自产品信息芯片I发出的产品信息信号9，则启动机器人眼部的视觉识别系统2，视觉识别系统2通过扫描产品包装获得产品的二维码，通过此产品二维码获得的产品信息12，服务机器人服务处理控制中心电子控制单元4根据此二维码产品信息12，检索存储单元5，若检索到该产品对应的抓取策略14，服务机器人服务处理控制中心根据此抓取策略14，结合自身内部电机控制策略，制定出对应的抓取控制策略17，当获得抓取服务命令18时即可提供抓取服务；若没有检测到该产品对应的抓取策略14，则启动服务机器人的联网程序，从云信息库中心7下载该产品对应的抓取策略14，服务机器人服务处理控制中心4根据此抓取策略14，结合自身内部电机控制策略，自适应地制定出对应的抓取控制策略17，当获得抓取服务命令18时即可提供抓取服务，从而实现服务机器人自适应地抓取控制。
[0037]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本【技术领域】中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种基于云信息库的服务机器人抓取系统，其特征在于，包括信息芯片、射频信号接收装置、视觉识别系统、服务处理控制中心电子控制单元、存储单元、下载端□、云信息库中心、服务机器人伺服电机；所述信息芯片位于被抓取产品的表面；所述云信息库中心、所述信息芯片和所述服务处理控制中心电子控制单元通过信号相互连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于云信息库的服务机器人抓取系统，其特征在于，所述射频信号接收装置位于所述服务机器人的手部。
3.根据权利要求1所述的一种基于云信息库的服务机器人抓取系统，其特征在于，所述视觉识别系统位于所述服务机器人的头部。
4.根据权利要求1所述的一种基于云信息库的服务机器人抓取系统，其特征在于，所述存储单元、所述服务处理控制中心电子控制单元、所述下载端口位于所述服务机器人的体内。
5.一种基于云信息库的服务机器人抓取系统的抓取策略更新方法，其特征在于，包括抓取基本策略信息的定期更新过程和/或特定产品抓取策略信息的实时更新过程。
6.根据权利要求5所述的抓取策略更新方法，其特征在于，其中所述抓取基本策略信息的定期更新过程是指:云信息库中心定期更新服务机器人的抓取基本策略信息，服务机器人通过下载端口定期从所述云信息库中心下载更新的基抓取本策略信息，以适应新的服务环境。
7.根据权利要求5所述的抓取策略更新方法，其特征在于，其中所述特定产品抓取策略信息的实时更新过程是指:服务机器人的拥有者从云信息库中心下载特定产品的抓取策略信息，并将所述特定产品的抓取策略信息下载到存储单元，以适应特定产品的快捷抓取反应。
8.一种基于云信息库的服务机器人抓取系统的产品信息制定方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)被抓取产品的信息提交给云信息库中心，所述云信息库中心根据所述被抓取产品的信息，结合服务机器人的类型，制定出所述被抓取产品的抓取策略； (2)将所述被抓取产品的信息以及所述被抓取产品的抓取策略进行编码，再将所述编码保存进所述云信息库中心； (3)制造出包含所述被抓取产品信息的信息芯片和二维码，将所述信息芯片安装进所述被抓取产品中，将所述二维码印制于所述被抓取产品的包装之上。
9.一种基于云信息库的服务机器人抓取系统的控制方法，其特征在于，当有产品进入服务机器人服务范围时，所述服务机器人能够根据不同情况自适应抓取。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，包括以下具体情况和步骤: (1)若位于所述服务机器人身体上的射频信号接收装置收到来自信息芯片发出的被抓取产品信息的信号，服务处理控制中心电子控制单元根据所述被抓取产品信息以及抓取策略，结合服务机器人内部电机控制策略，自适应地制定出对应的抓取控制策略；当获得抓取服务命令时即可提供抓取服务，实现自适应抓取控制； (2)若位于服务机器人身体上的射频信号接收装置没有收到来自信息芯片发出的被抓取产品信息的信号，则启动服务机器人眼部的视觉识别系统；视觉识别系统通过扫描被抓取产品包装获得包含被抓取产品信息的二维码，通过所述二维码获得被抓取产品信息；月艮务处理控制中心电子控制单元根据被抓取产品信息，检索储存单元，若检索到被抓取产品对应的抓取策略，服务处理控制中心电子控制单元根据此抓取策略，结合服务机器人内部电机控制策略，自适应地制定出对应的抓取控制策略，当获得抓取服务命令时即可提供抓取服务；若没有检测到被抓取产品对应的抓取策略，则启动服务机器人的联网程序，从云信息库中心下载该产品对应的抓取策略，服务处理控制中心电子控制单元根据此抓取策略，结合服务机器人内部电机控制策略，自适应地制定出对应的抓取控制策略，当获得抓取服务命令时即可提供抓取服务，从而实现服务机器人自适`应抓取控制。
【文档编号】B25J13/08GK103707305SQ201310753751
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】刘顺, 金隼, 张云剑 申请人:上海交通大学