基于力矩传感器的物品放置方法及系统与流程

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种基于力矩传感器的物品放置方法及系统。

背景技术

随着人工智能技术的不断发展进步，机器人也越来越多地被应用到不同的领域。在利用机器人进行箱子的放置时，通常情况下，该箱子会有三个表面与其他箱子相接触；如图1所示，图1是利用力矩传感器进行箱子放置的一具体应用场景示意图；在放置时，箱子a会与其他箱子的三个表面a、b、c接触，机器人采用现有的只利用视觉传感器放置箱子的方式进行箱子的放置操作时，会出现放置不紧凑或者放置位置不准确以及可能损坏箱子的情况。因此，如何仅利用力矩传感器便可将箱子紧凑地放在相应位置，成为目前待解决的问题之一。

技术实现要素：

本发明提供一种基于力矩传感器的物品放置方法及系统，用以通过力矩传感器的读数来检测箱子是否接触，从而达到将箱子放置在对应位置的目的。

本发明提供了一种基于力矩传感器的物品放置方法，所述基于力矩传感器的物品放置方法包括：

获取待放置物品所需放置的目标位置；

根据所述目标位置和力矩传感器的当前状态，获取力矩传感器各轴分别对应的偏移量；

基于获取的所述偏移量，利用所述力矩传感器的读数，将所述待放置物品放置在所述目标位置处。

优选地，所述基于获取的所述偏移量，利用所述力矩传感器的读数，将所述待放置物品放置在所述目标位置处，包括：

根据获取的所述偏移量，结合视觉传感器的参数，判断是否需要调整利用所述力矩传感器抓握的待放置物品的旋转角度；

若需调整，则将所述力矩传感器的旋转角度调整至预设角度；

利用所述力矩传感器的读数，通过识别待放置物品的三个触摸表面与其他物品是否接触的方式，将所述待放置物品放置在所述目标位置处。

优选地，所述通过识别待放置物品的三个触摸表面与其他物品是否接触的方式，将所述待放置物品放置在所述目标位置处，包括：

逐一单独识别所述待放置物品的三个触摸表面是否与其他物品接触；

当识别出所述待放置物品的三个触摸表面均同时与其他物品接触时，确认所述待放置物品放置在所述目标位置处。

优选地，所述逐一单独识别所述待放置物品的三个触摸表面是否与其他物品接触，包括：

s01、判断所述力矩传感器第一轴的力的读数是否小于第一阈值；

s02、若所述第一轴的力的读数小于第一阈值，则按照预设速度沿所述第一轴运行；

s03、若所述第一轴的力的读数大于或者等于第一阈值，则判断所述力矩传感器第二轴的力是否大于第二阈值以及第三轴的力是否大于第三阈值；

s04、若所述第二轴的力大于第二阈值且第三轴的力大于第三阈值，则将所述第二轴和第三轴的力调整至预设数值；

s05、检测所述第一轴对应的待放置物品的第一触摸表面是否被接触；

s06、若所述第一触摸表面被接触，则确定所述第一触摸表面与其他物品接触；

按照所述步骤s01至s06的操作，识别并确定所述待放置物品的第二触摸表面和第三触摸表面均与其他物品接触。

优选地，所述步骤s05、检测所述第一轴对应的待放置物品的第一触摸表面是否被接触，包括：

检测所述力矩传感器第一轴的力是否连续预设次数均大于预设数值；

若连续预设次数均大于预设数值，则确定所述第一触摸表面被接触。

对应于上述实施例所提供的一种基于力矩传感器的物品放置方法，本发明实施例还提供了一种基于力矩传感器的物品放置系统，所述基于力矩传感器的物品放置系统包括力矩传感器100和处理器200；

所述力矩传感器100用于：

检测力矩传感器各轴的受力情况，得到各轴对应的力的读数；

所述处理器200用于：

获取待放置物品所需放置的目标位置；

根据所述目标位置和力矩传感器的当前状态，获取力矩传感器各轴分别对应的偏移量；

基于获取的所述偏移量，利用所述力矩传感器的读数，将所述待放置物品放置在所述目标位置处。

优选地，所述处理器200用于：

根据获取的所述偏移量，结合视觉传感器的参数，判断是否需要调整利用所述力矩传感器抓握的待放置物品的旋转角度；

若需调整，则将所述力矩传感器的旋转角度调整至预设角度；

利用所述力矩传感器的读数，通过识别待放置物品的三个触摸表面与其他物品是否接触的方式，将所述待放置物品放置在所述目标位置处。

优选地，所述处理器200用于：

逐一单独识别所述待放置物品的三个触摸表面是否与其他物品接触；

当识别出所述待放置物品的三个触摸表面均同时与其他物品接触时，确认所述待放置物品放置在所述目标位置处。

优选地，所述处理器200用于：

判断所述力矩传感器第一轴的力的读数是否小于第一阈值；

若所述第一轴的力的读数小于第一阈值，则按照预设速度沿所述第一轴运行；

若所述第一轴的力的读数大于或者等于第一阈值，则判断所述力矩传感器第二轴的力是否大于第二阈值以及第三轴的力是否大于第三阈值；

若所述第二轴的力大于第二阈值且第三轴的力大于第三阈值，则将所述第二轴和第三轴的力调整至预设数值；

检测所述第一轴对应的待放置物品的第一触摸表面是否被接触；

若所述第一触摸表面被接触，则确定所述第一触摸表面与其他物品接触；

按照上述操作，识别并确定所述待放置物品的第二触摸表面和第三触摸表面均与其他物品接触。

优选地，所述处理器200用于：

检测所述力矩传感器第一轴的力是否连续预设次数均大于预设数值；

若连续预设次数均大于预设数值，则确定所述第一触摸表面被接触。

本发明一种基于力矩传感器的物品放置方法及系统可以达到如下有益效果：

通过获取待放置物品所需放置的目标位置；根据所述目标位置和力矩传感器的当前状态，获取力矩传感器各轴分别对应的偏移量；基于获取的所述偏移量，利用所述力矩传感器的读数，将所述待放置物品放置在所述目标位置处；达到了采用力矩传感器的读数来实现将箱子放置到对应目标位置的有益效果，节约了成本。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所指出的内容来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是利用力矩传感器进行箱子放置的一具体应用场景示意图；

图2是本发明基于力矩传感器的物品放置方法的一种实施方式的流程示意图；

图3是本发明基于力矩传感器的物品放置方法中，图2所述实施例中步骤s30的一种实施方式的流程示意图；

图4是本发明基于力矩传感器的物品放置方法中，“逐一单独识别待放置物品的三个触摸表面是否与其他物品接触”的一种实施方式的流程示意图；

图5是本发明基于力矩传感器的物品放置系统的一种实施方式的功能模块示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种基于力矩传感器的物品放置方法及系统，用以通过力矩传感器的读数来检测箱子的三个表面是否与其他箱子相接触，从而达到将箱子放置在对应位置的目的。如图1所示，本发明适用于图1所示的将箱子a放置在图示位置处的情况，通过检测箱子a的三个接触表面与其他箱子的三个表面a、b、c相接触，来达到将箱子a放置在图1所示位置的目的。本发明下述实施例中，待放置物品以箱子为例进行描述。本发明基于力矩传感器的物品放置方法可以由机器人作为实施主体，也可以由其他设备实施；本发明基于力矩传感器的物品放置系统可以由机器人运行，也可以通过存储介质的形式设置在其他可运行的设备上；本发明实施例对实施基于力矩传感器的物品放置方法的具体实施主体、以及基于力矩传感器的物品放置系统的运行方式，不进行具体限定；本发明基于力矩传感器的物品放置方法及系统的下述实施例中，以机器人作为实施主体为例进行描述。本发明基于力矩传感器的物品放置方法及系统，仅采用力矩传感器而无需视觉检测设备，即可将箱子放置在对应位置，节约了成本。

如图2所示，图2是本发明基于力矩传感器的物品放置方法的一种实施方式的流程示意图；本发明一种基于力矩传感器的物品放置方法可以实施为如下描述的步骤s10-s30：

步骤s10、获取待放置物品所需放置的目标位置；

本发明实施例中，机器人获取待放置物品所需放置的目标位置；其获取方式包括但不限于：根据上层操作指令获取对应的位置坐标，由获取的位置坐标，确定对应的目标位置；或者，接收操作人员发送的控制指令，该控制指令中包含了待放置物品所需放置的目标位置信息。

步骤s20、根据所述目标位置和力矩传感器的当前状态，获取力矩传感器各轴分别对应的偏移量；

机器人根据获取的目标位置和力矩传感器的当前状态，为避免重力因素对箱子放置可能产生的影响，机器人还需获取力矩传感器各轴所分别对应的偏移量，以便识别是否需要对机器人抓握的箱子的旋转角度进行调整。

在本发明一优选的实施例中，力矩传感器采用三轴力矩传感器，由于本发明实施例主要是检测待放置箱子的三个触摸表面，因此，三轴力矩传感器即可满足本实施例的需求。

步骤s30、基于获取的所述偏移量，利用所述力矩传感器的读数，将所述待放置物品放置在所述目标位置处。

根据获取的力矩传感器各轴的偏移量，为避免由于定位误差、装的箱子外观可能变形或者箱子外观不规则等原因导致的堆放不贴合的情况，机器人判断是否需要对所抓握的箱子的旋转角度进行调整。根据判断结果，执行对应操作，并利用力矩传感器的具体读数，将待放置的物品放置在对应的目标位置。

本发明基于力矩传感器的物品放置方法通过获取待放置物品所需放置的目标位置；根据所述目标位置和力矩传感器的当前状态，获取力矩传感器各轴分别对应的偏移量；基于获取的所述偏移量，利用所述力矩传感器的读数，将所述待放置物品放置在所述目标位置处；达到了采用力矩传感器的读数来实现将箱子放置到对应目标位置的有益效果，节约了成本。

在本发明一优选的实施例中，如图3所示，图3是本发明基于力矩传感器的物品放置方法中，图2所述实施例中步骤s30的一种实施方式的流程示意图；如图3所示，本发明图2所述实施例中的“步骤s30、基于获取的所述偏移量，利用所述力矩传感器的读数，将所述待放置物品放置在所述目标位置处”，可以实施为如下描述的步骤s31-s33：

步骤s31、根据获取的所述偏移量，结合视觉传感器的参数，判断是否需要调整利用所述力矩传感器抓握的待放置物品的旋转角度；

若需调整，则执行步骤s32；若无需调整，则直接执行步骤s33；

步骤s32、将所述力矩传感器的旋转角度调整至预设角度；

步骤s33、利用所述力矩传感器的读数，通过识别待放置物品的三个触摸表面与其他物品是否接触的方式，将所述待放置物品放置在所述目标位置处。

本发明实施例中，机器人通过获取的力矩传感器各轴分别对应的偏移量，并结合视觉传感器的参数，判断利用该力矩传感器抓握的箱子的旋转角度是否需要调整；比如，机器人抓握的箱子的接触表面与所使用的加载框表面是否平行；若二者平行，则无需调整旋转角度；而二者不平行，则需调整旋转角度至二者平行的位置处即可。对旋转角度调整结束后，机器人利用力矩传感器的读数，识别待放置物品的三个触摸表面与其他物品是否接触，进而将待放置物品放在对应的目标位置。

本发明实施例在放置物品前，先判断是否需要调整抓握的待放置物品的旋转角度，提高了物品放置的准确率，避免了重力因素对箱子放置可能产生的影响。

在本发明一优选的实施例中，机器人在放置物品时，逐一单独识别所述待放置物品的三个触摸表面是否与其他物品接触；当识别出所述待放置物品的三个触摸表面均同时与其他物品接触时，确认所述待放置物品放置在所述目标位置处。如图1所示，当机器人识别出待放置的箱子a的三个触摸表面均与其他箱子的三个表面a、b、c相接触时，则确认该箱子已放置在对应的目标位置处。

如图4所示，图4是本发明基于力矩传感器的物品放置方法中，“逐一单独识别待放置物品的三个触摸表面是否与其他物品接触”的一种实施方式的流程示意图；如图4所示，机器人逐一单独识别所述待放置物品的三个触摸表面是否与其他物品接触，可以实施为如下描述的步骤s01-s06：

s01、判断所述力矩传感器第一轴的力的读数是否小于第一阈值；

若所述第一轴的力的读数小于第一阈值，则执行步骤s02；若所述第一轴的力的读数大于或者等于第一阈值，则执行步骤s03；

步骤s02、按照预设速度沿所述第一轴运行；

s03、判断所述力矩传感器第二轴的力是否大于第二阈值以及第三轴的力是否大于第三阈值；若所述第二轴的力大于第二阈值且第三轴的力大于第三阈值，则执行步骤s04；

s04、将所述第二轴和第三轴的力调整至预设数值；

s05、检测所述第一轴对应的待放置物品的第一触摸表面是否被接触；

若所述第一触摸表面被接触，则执行步骤s06；若所述第一触摸表面没有被接触，则返回执行步骤s01，执行重新检测的操作；

步骤s06、确定所述第一触摸表面与其他物品接触。

本发明实施例中，针对三轴力矩传感器的三个轴，预先设置三个触摸阈值，即第一轴对应的第一阈值、第二轴对应的第二阈值以及第三轴对应的第三阈值。机器人根据力矩传感器的读数识别箱子的三个触摸表面是否与其他物品相接触时，如果力矩传感器的其中一个轴x的力的读数小于预先设置的对应轴x的触摸阈值时，机器人将沿该轴x全速运行；如果力矩传感器的其中一个轴x的力的读数大于或者等于预先设置的对应轴x的触摸阈值时，机器人判断力矩传感器另外两个轴y和z对应的力的读数；如果力矩传感器另外两个轴y和z对应的力的读数满足：轴y的力的读数大于轴y对应的第二阈值且轴z的力的读数大于轴z对应的第三阈值，则这种情况下会影响到正常的触摸检测时，机器人会调整上述轴y和轴z对应的力至正常水平，并等待上述轴y和轴z对应的力至正常水平后，再检测轴x对应的第一触摸表面是否被接触。在一具体的应用场景中，机器人将上述轴y和轴z的力调整至正常水平所对应的具体数值在40牛顿以内即可。在其中一个具体的实施例中，如图1所示，设第一轴为x轴，在第一轴x方向上所对应的接触面为a，第二轴为y轴，在第二轴y方向上所对应的接触面为b，第三轴为z轴，在第三轴z方向上的所对应的接触面为c。其中接触面a、b、c为箱子a放置在目标位置处所对应的三个相邻的接触面。

在其它实施例中，在第一轴x方向上所对应的接触面可以为b，在第二轴y方向上所对应的接触面可以为c，在第三轴z方向上的所对应的接触面可以为a。本领域技术人员可以理解，在本发明实施例中，机器人可以根据箱子a需放置的具体位置和力矩传感器的具体设置，来确定力矩传感器x轴、y轴和z轴所具体对应的接触面，本发明实施例对上述力矩传感器各轴与接触面的具体对应关系不进行一一穷举和具体限定。

在本发明一优选的实施例中，机器人检测第一轴x对应的待放置物品的第一触摸表面是否被接触，可以通过如下方式实施：

机器人检测所述力矩传感器第一轴x的力是否连续预设次数均大于预设数值；若连续预设次数均大于预设数值，则确定所述第一触摸表面被接触。比如，在具体的应用场景中，机器人需要检测图1所示的箱子a的第一触摸表面是否真的被接触时，所采用的方式为：检测该箱子a的该第一触摸表面对应的力矩传感器的读数是否连续多次大于20牛顿；如果该第一触摸表面对应的力矩传感器的读数连续多次检测均大于20牛顿，则机器人判断该第一触摸表面被接触。其中，上述预设次数可根据具体应用场景，来进行具体的数值设定，本发明实施例对上述预设次数的具体取值不进行限定。

按照图4所述实施例描述的步骤s01至s06的操作，机器人识别并确定图1所示的箱子a的其他另外两个触摸表面是否与其他物品接触；当机器人识别并确定图1所示的箱子a的三个触摸表面均与其他物品的a、b、c三个表面相接触时，机器人完成对箱子a的本次放置过程。

本发明实施例通过逐一单独识别待放置物品的三个触摸表面是否与其他物品接触的检测方式，提高了检测效率。

对应于上述实施例所提供的一种基于力矩传感器的物品放置方法，本发明实施例还提供了一种基于力矩传感器的物品放置系统，该基于力矩传感器的物品放置系统可以实施上述图2至图4任一实施例所描述的基于力矩传感器的物品放置方法，且该基于力矩传感器的物品放置系统也可以设置在上述实施例描述的机器人中，上述实施例所描述的机器人具备该基于力矩传感器的物品放置系统的全部功能。针对上述实施例所描述的基于力矩传感器的物品放置方法的相关实施方式，在此不再赘述。如图5所示，图5是本发明基于力矩传感器的物品放置系统的一种实施方式的功能模块示意图；本发明基于力矩传感器的物品放置系统包括：力矩传感器100和处理器200；其中，

所述力矩传感器100用于：

检测力矩传感器各轴的受力情况，得到各轴对应的力的读数；

所述处理器200用于：

获取待放置物品所需放置的目标位置；

根据所述目标位置和力矩传感器的当前状态，获取力矩传感器各轴分别对应的偏移量；

基于获取的所述偏移量，利用所述力矩传感器的读数，将所述待放置物品放置在所述目标位置处。

在本发明一优选的实施例中，所述处理器200用于：

根据获取的所述偏移量，结合视觉传感器的参数，判断是否需要调整利用所述力矩传感器抓握的待放置物品的旋转角度；

若需调整，则将所述力矩传感器的旋转角度调整至预设角度；

利用所述力矩传感器的读数，通过识别待放置物品的三个触摸表面与其他物品是否接触的方式，将所述待放置物品放置在所述目标位置处。

在本发明一优选的实施例中，所述处理器200用于：

逐一单独识别所述待放置物品的三个触摸表面是否与其他物品接触；

当识别出所述待放置物品的三个触摸表面均同时与其他物品接触时，确认所述待放置物品放置在所述目标位置处。

在本发明一优选的实施例中，所述处理器200用于：

判断所述力矩传感器第一轴的力的读数是否小于第一阈值；

若所述第一轴的力的读数小于第一阈值，则按照预设速度沿所述第一轴运行；

若所述第一轴的力的读数大于或者等于第一阈值，则判断所述力矩传感器第二轴的力是否大于第二阈值以及第三轴的力是否大于第三阈值；

若所述第二轴的力大于第二阈值且第三轴的力大于第三阈值，则将所述第二轴和第三轴的力调整至预设数值；

检测所述第一轴对应的待放置物品的第一触摸表面是否被接触；

若所述第一触摸表面被接触，则确定所述第一触摸表面与其他物品接触；

按照上述操作，识别并确定所述待放置物品的第二触摸表面和第三触摸表面均与其他物品接触。

在本发明一优选的实施例中，所述处理器200用于：

检测所述力矩传感器第一轴的力是否连续预设次数均大于预设数值；

若连续预设次数均大于预设数值，则确定所述第一触摸表面被接触。

本发明一种基于力矩传感器的物品放置系统通过获取待放置物品所需放置的目标位置；根据所述目标位置和力矩传感器的当前状态，获取力矩传感器各轴分别对应的偏移量；基于获取的所述偏移量，利用所述力矩传感器的读数，将所述待放置物品放置在所述目标位置处；达到了采用力矩传感器的读数来实现将箱子放置到对应目标位置的有益效果，节约了成本。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。