本申请属于智能检测技术领域，尤其涉及一种抓取位置的检测方法、装置及机械臂。
背景技术：
随着计算机技术的不断发展，机器人等机械结构不断被应用于各行各业中，例如在一些企业中，通过机器人对一些处于极端环境中的设备的工作状况进行检查或对设备进行维修或是对一些工业产品进行分拣、抓取移动等。在对产品进行抓取时经常用到一些结构较为简单的机械臂，由控制中心控制机械臂的移动以及对物品的抓取。机械臂一般设置有执行端，由执行端抓取目标物体。由于物体的形状、质量等因素的影响，机械臂对物体进行抓取时，往往不能准确的确定出合适的抓取位置，而出现抓不到物品或在抓起物体后的移动过程中物体掉落的现象，造成机械臂成功抓取的效率低。
技术实现要素：
有鉴于此，本申请实施例提供了一种抓取位置的检测方法、装置及机械臂，以解决现有技术中由于抓取位置难以准确确定，造成的机械臂成功抓取效率低的问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种抓取位置的检测方法，所述抓取位置的检测方法包括：
机械臂在第一位置处获取目标物体的第一图像信息；
根据预设规则移动机械臂至第二位置处后获取所述目标物体的第二图像信息；
根据所述第一图像信息和所述第二图像信息确定所述目标物体的外形的三维几何图形；
若所述三维几何图形为规则几何图形，则根据所述规则几何图形的几何中心确定所述目标物体的抓取位置；
若所述三维几何图形为不规则几何图形，则获取所述不规则几何图形的至少两个的特征点，根据所述特征点确定所述目标物体的抓取位置。
本申请实施例的第二方面提供了一种抓取位置的检测装置，所述抓取位置的检测装置包括：
图像信息获取模块，用于使机械臂在第一位置处获取目标物体的第一图像信息；还用于根据预设规则移动机械臂至第二位置处后获取所述目标物体的第二图像信息；
三维几何图形确定模块，用于根据所述第一图像信息和所述第二图像信息确定所述目标物体的外形的三维几何图形；
抓取位置确定模块，用于在所述三维几何图形为规则几何图形时，根据所述规则几何图形的几何中心确定所述目标物体的抓取位置；还用于在所述三维几何图形为不规则几何图形时，获取所述不规则几何图形的至少两个的特征点，根据所述特征点确定所述目标物体的抓取位置。
本申请实施例的第三方面提供了一种机械臂，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如所述抓取位置的检测方法中任一项所述方法的步骤。
本申请实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如所述抓取位置的检测方法中任一项所述方法的步骤。
本申请提供的实施例中机械臂在第一位置处获取目标物体的第一图像信息后，按照预设规则移动到第二位置获取目标物体的第二图像信息，根据第一和第二图像信息确定目标物体的外形的三维几何图形，在目标物体的三维几何图形为规则几何图形时，直接根据规则几何图形的几何中心确定对目标物体的抓取位置；若所述三维几何图形为不规则几何图形，则根据不规则图形的特征点确定目标物体的抓取位置。这一过程中根据在不同位置处获取的目标物体的图像信息，确定其外形的三维几何图形，提高了检测到的目标物体的外形的准确度；对不同外形的目标物体采用不同的方法确定抓取位置，从而能根据目标物体自身特征快速准确的找到合适的抓取位置，提高机械臂成功抓取的几率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例一提供的一种抓取位置的检测方法的流程示意图；
图2是本申请另一实施例中提供的所述根据所述第一图像信息和所述第二图像信息确定所述目标物体的外形的三维几何图形的实现流程示意图；
图3是本申请实施例二提供的一种抓取位置的检测装置的示意图；
图4是本申请实施例三提供的机械臂的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
本申请提供的实施例中机械臂在第一位置处获取目标物体的第一图像信息后，按照预设规则移动到第二位置获取目标物体的第二图像信息，根据第一和第二图像信息确定目标物体外形的三维几何图形，在目标物体外形的三维几何图形为规则几何图形时，直接根据规则几何图形的几何中心确定对目标物体的抓取位置；若所述三维几何图形为不规则几何图形，则根据不规则图形的特征点确定目标物体的抓取位置。
为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一：
图1示出了本申请实施例一提供的一种抓取位置的检测方法的流程示意图，详述如下：
步骤s11，机械臂在第一位置处获取目标物体的第一图像信息；
本申请提供的实施例中，机械臂首先在一定的位置拍摄目标物体的第一图像信息。其中的第一位置可以是机械臂当前所在的位置，也可以是机械臂在向目标物体移动过程中所选择的适于拍摄所述目标物体的位置。
可选地，在获取所述第一图像信息时，可启动设置在机械臂中的双目摄像头，通过所述双目摄像头获取所述目标物体的第一图像信息。
可选地，在本申请提供的另一实施例中所述机械臂在第一位置处获取目标物体的第一图像信息，还包括：
根据所述第一位置与目标物体的距离，通过单目摄像头分别获取所述目标物体左右两侧的图像信息；
合成所述目标物体左右两侧的图像信息，得到所述第一图像信息。
具体地，在通过单目摄像头获取目标图像的第一图像信息时，从所述第一位置处，垂直于拍摄方向(机械臂与目标物体之间连线所指示的方向)移动预设距离后拍摄一次目标物体的照片，再向之前移动的反方向移动2倍长度的所述预设距离后，再次对目标物体进行拍摄，合成两次拍摄的图像信息成所述第一图像信息。
步骤s12，根据预设规则移动机械臂至第二位置处后获取所述目标物体的第二图像信息；
本申请提供的实施例中按照预设的规则移动机械臂到第二位置，然后对目标物体再次进行拍摄以获取目标物体的第二图像信息。其中，所述预设规则包括从所述第一位置沿预设方向行进预设距离等；所述第二图像信息的拍摄方式与所述第一图像信息的拍摄方式相同。
步骤s13，根据所述第一图像信息和所述第二图像信息确定所述目标物体的外形的三维几何图形；
该步骤中根据第一图像信息和第二图像信息分别识别并提取目标物体的外形的三维几何图形；将两次提取的三维几何图形进行比对，对二者存在差异的地方，对其均值化处理，以最终根据两次的提取结果确定目标物体外形的三维几何图形。
其中，在对两次外形提取结果的不同之处均值化处理时，可选定坐标，确定不同位置处的坐标信息，然后根据坐标信息进行均值化处理。
步骤s14，若所述三维几何图形为规则几何图形，则根据所述规则几何图形的几何中心确定所述目标物体的抓取位置；
该步骤中，对提取出的目标物体外形的三维几何图形进行判断，若所述三维几何图形为规则几何图形，则由所述规则几何图形的几何中心所处的位置以及机械臂抓取目标物体时，与目标物体接触点形成的平面来确定对目标物体的抓取位置。可选地，抓取位置所在的平面在该目标物体的重心以下(相对于地平面)。
可选地，预先在机械臂中存储常规的规则几何图形形成规则图形库，如正方体、立方体、圆柱体等；在进行判断时，将所述三维几何图形与规则图形库中的规则几何图形进行比对，若存在一个规则几何图形与所述三维几何图形的差异度小于预设值，则判定所述三维几何图形为规则几何图形。
可选地，所述根据所述规则几何图形的几何中心确定所述目标物体的抓取位置，包括：
获取所述规则几何图形的几何中心所在的位置；
机械臂抓取所述目标物体时，获取机械臂与目标物体接触点所形成的平面几何图形的中心点；
调整二者之间接触点的位置，直至所述中心点与所述几何中心的连线，垂直于所述机械臂与目标物体接触点所形成的平面几何图形；
记录此时机械臂与目标物体的接触点为所述抓取位置。
具体地，在目标物体外形的三维几何图形为规则几何图形时，检测该规则几何图形的几何中心所在的位置；然后移动机械臂使机械臂对目标物体进行预抓取，当机械臂碰触到目标物体时，检测二者接触位置形成的平面，获取所述平面的中心点，然后调整所述中心点的连线与所述规则几何图形的几何中心形成的连线垂直于所述二者接触位置形成的平面。或，调整所述二者接触位置形成的平面的中心点与所述几何中心重合。其中，所述二者接触位置形成的平面在所述目标位置的重心的下方(相对于地平面)，记录此时机械臂与目标物体接触点为所述抓取位置。
步骤s15，若所述三维几何图形为不规则几何图形，则获取所述不规则几何图形的至少两个的特征点，根据所述特征点确定所述目标物体的抓取位置。
该步骤中，若判断出所述三维几何图形不是规则几何图形，则判定其为不规则几何图形。此时，获取该三维几何图形每个平面的特征点，选取每个平面中的一个或多个特征点，在选取每个平面的特征点时，使所选取的所有特征点能够形成一个新的平面，并且所述新的平面位于目标物体的重心以下。根据所述新的平面确定对目标物体的抓取位置。
可选地，图2示出了本申请另一实施例中提供的上述步骤s13的实现流程图，包括：
步骤s21，根据所述第一图像信息和所述第二图像信息分别获取所述目标物体的第一外形图和第二外形图；
该步骤中分别从所述第一图像信息和第二图像信息中提取目标物体的第一外形图和第二外形图，所述第一外形图和所述第二外形图即为所述目标物体外形的三维几何图形。
步骤s22，获取所述第一外形图和所述第二外形图中的至少两个特征点；
对所提取的两个外形图，分别获取图形的每个平面中多于两个的特征点。
步骤s23，分别提取所述第一外形图和所述第二外形图中相同的特征点，根据所述相同的特征点获取所述目标物体的外形的三维几何图形。
提取两个图像中位置相同的特征点，然后根据所述相同的特征点得到目标图像外形的三维几何图形。
可选地，在本申请提供的另一实施例中所述抓取位置的检测方法还包括：
根据所述机械臂至所述抓取位置处对所述目标物体进行抓取；
在所述机械臂碰触到所述目标物体后，检测所述目标物体的形变；
根据所述目标物体的形变确定机械臂的抓力；
以所确定的抓力在所述抓取位置处抓取所述目标物体。
具体地，机械臂在所述抓取位置抓取目标物体时，为了保证目标物体被成功抓起，首先将机械臂移动到抓取位置，直至碰触到所述目标物体。然后通过传感器检测机械臂碰触到目标物体之后，目标物体表面产生的形变。根据目标物体的形变确定对当前的目标物体合适大小的抓力；由于机械臂对目标物品施力时，其目标物体表面会产生形变，所述形变的程度与所施加的力存在一定的关系，因此，可根据目标物体的表面形变程度的变化，确定机械臂对目标物体合适的抓力。以适合所述目标物体大小的力度完成对目标物体的抓取。
本申请提供的实施例中机械臂在第一位置处获取目标物体的第一图像信息后，按照预设规则移动到第二位置获取目标物体的第二图像信息，根据第一和第二图像信息确定目标物体的外形的三维几何图形，在目标物体的三维几何图形为规则几何图形时，直接根据规则几何图形的几何中心确定对目标物体的抓取位置；若所述三维几何图形为不规则几何图形，则根据不规则图形的特征点确定目标物体的抓取位置。这一过程中根据在不同位置处获取的目标物体的图像信息，确定其外形的三维几何图形，提高了检测到的目标物体的外形的准确度；对不同外形的目标物体采用不同的方法确定抓取位置，从而能根据目标物体自身特征快速准确的找到合适的抓取位置，提高机械臂成功抓取的几率。
实施例二：
对应于上文实施例所述的抓取位置的检测方法，图3示出了本申请实施例提供的抓取位置的检测装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。
参照图3，该抓取位置的检测装置包括：图像信息获取模块31、三维几何图形确定模块32、抓取位置确定模块33，其中：
图像信息获取模块31，用于使机械臂在第一位置处获取目标物体的第一图像信息；还用于根据预设规则移动机械臂至第二位置处后获取所述目标物体的第二图像信息；
三维几何图形确定模块32，用于根据所述第一图像信息和所述第二图像信息确定所述目标物体的外形的三维几何图形；
抓取位置确定模块33，用于在所述三维几何图形为规则几何图形时，根据所述规则几何图形的几何中心确定所述目标物体的抓取位置；还用于在所述三维几何图形为不规则几何图形时，获取所述不规则几何图形的至少两个的特征点，根据所述特征点确定所述目标物体的抓取位置。
进一步地，所述机械臂在第一位置处获取目标物体的第一图像信息，包括：
通过设置在机械臂上的双目摄像头获取所述目标物体的第一图像信息。
进一步地，所述图像信息获取模块31包括：
图像信息拍摄单元，用于根据所述第一位置与目标物体的距离，通过单目摄像头分别获取所述目标物体左右两侧的图像信息；
合成单元，用于合成所述目标物体左右两侧的图像信息，得到所述第一图像信息。
进一步地，所述三维几何图形确定模块32，包括：
第一获取单元，用于根据所述第一图像信息和所述第二图像信息分别获取所述目标物体的第一外形图和第二外形图；
第二获取单元，用于分别获取所述第一外形图和所述第二外形图中的至少两个特征点；
提取单元，用于提取所述第一外形图和所述第二外形图中相同的特征点，根据所述相同的特征点获取所述目标物体的外形的三维几何图形。
进一步地，所述抓取位置确定模块33，包括：
位置确定单元，用于获取所述规则几何图形的几何中心所在的位置；
中心点获取单元，用于在机械臂抓取所述目标物体时，获取机械臂与目标物体接触点所形成的平面几何图形的中心点；
调整记录单元，用于调整二者之间接触点的位置，直至所述中心点与所述几何中心的连线，垂直于所述机械臂与目标物体接触点所形成的平面几何图形；记录此时机械臂与目标物体的接触点为所述抓取位置。
进一步地，所述抓取位置的检测装置，还包括：
抓取模块，用于根据所述机械臂至所述抓取位置处对所述目标物体进行抓取；在所述机械臂碰触到所述目标物体后，检测所述目标物体的形变；根据所述目标物体的形变确定机械臂的抓力；以所确定的抓力在所述抓取位置处抓取所述目标物体。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
实施例三：
图4是本申请一实施例提供的机械臂的示意图。如图4所示，该实施例的机械臂4包括：处理器40、存储器41以及存储在所述存储器41中并可在所述处理器40上运行的计算机程序42。所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述各个机械臂的抓取控制方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤s11至s15。或者，所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图3所示模块31至33的功能。
示例性的，所述计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器41中，并由所述处理器40执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序42在所述机械臂4中的执行过程。例如，所述计算机程序42可以被分割成：图像信息获取模块、三维几何图形确定模块、抓取位置确定模块，其中：
图像信息获取模块，用于使机械臂在第一位置处获取目标物体的第一图像信息；还用于根据预设规则移动机械臂至第二位置处后获取所述目标物体的第二图像信息；
三维几何图形确定模块，用于根据所述第一图像信息和所述第二图像信息确定所述目标物体的外形的三维几何图形；
抓取位置确定模块，用于在所述三维几何图形为规则几何图形时，根据所述规则几何图形的几何中心确定所述目标物体的抓取位置；还用于在所述三维几何图形为不规则几何图形时，获取所述不规则几何图形的至少两个的特征点，根据所述特征点确定所述目标物体的抓取位置。
进一步地，所述三维几何图形确定模块，包括：
第一获取单元，用于根据所述第一图像信息和所述第二图像信息分别获取所述目标物体的第一外形图和第二外形图；
第二获取单元，用于分别获取所述第一外形图和所述第二外形图中的至少两个特征点；
提取单元，用于提取所述第一外形图和所述第二外形图中相同的特征点，根据所述相同的特征点获取所述目标物体的外形的三维几何图形。
进一步地，所述抓取位置确定模块33，包括：
位置确定单元，用于获取所述规则几何图形的几何中心所在的位置；
中心点获取单元，用于在机械臂抓取所述目标物体时，获取机械臂与目标物体接触点所形成的平面几何图形的中心点；
调整记录单元，用于调整二者之间接触点的位置，直至所述中心点与所述几何中心的连线，垂直于所述机械臂与目标物体接触点所形成的平面几何图形；记录此时机械臂与目标物体的接触点为所述抓取位置。
进一步地，所述抓取位置的检测装置，还包括：
抓取模块，用于根据所述机械臂至所述抓取位置处对所述目标物体进行抓取；在所述机械臂碰触到所述目标物体后，检测所述目标物体的形变；根据所述目标物体的形变确定机械臂的抓力；以所确定的抓力在所述抓取位置处抓取所述目标物体。
进一步地，所述机械臂在第一位置处获取目标物体的第一图像信息，包括：
通过设置在机械臂上的双目摄像头获取所述目标物体的第一图像信息。
进一步地，图像信息获取模块包括：
图像信息拍摄单元，用于根据所述第一位置与目标物体的距离，通过单目摄像头分别获取所述目标物体左右两侧的图像信息；
合成单元，用于合成所述目标物体左右两侧的图像信息，得到所述第一图像信息。
所述机械臂可包括，但不仅限于，处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是机械臂4的示例，并不构成对机械臂4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述机械臂还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器40可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器41可以是所述机械臂4的内部存储单元，例如机械臂4的硬盘或内存。所述存储器41也可以是所述机械臂4的外部存储设备，例如所述机械臂4上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述存储器41还可以既包括所述机械臂4的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器41用于存储所述计算机程序以及所述机械臂所需的其他程序和数据。所述存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。