一种取档机器人控制方法和系统与流程

本发明涉及物联网领域，特别涉及一种取档机器人控制方法和系统。

背景技术：

现有技术中取档机器人只是单纯通过电控系统控制机器人抓取对应位置的档案，因此现有取档机器人无感应装置，特别是对档案的位置信息、档案盒的形态等信息进行识别，因此现有技术方案无法对档案实现精细化的管理和操作，并且档案如果出现偏移，也无法对档案的位置进行修复归位。

技术实现要素：

本发明其中一个发明目的在于提供一种取档机器人控制方法和系统，所述方法和系统在机器人身上设有视觉识别模块，所述视觉识别模块通过深度学习模型可识别档案或档案盒的相关状况，可实现对档案的精细化控制和管理。

本发明其中一个发明目的在于提供一种取档机器人控制方法和系统，所述方法和系统具有激光测距仪，通过所述激光测距仪可对机器人进行精确的定位，在取档的过程中，机器人的爪手移动、旋转等操作可以更加精准。

本发明其中一个发明目的在于提供一种取档机器人控制方法和系统，所述方法和系统采用自适应的方式使得机器人自身能不断地根据获取的定位数据和历史定位数据进行自我修正，从而可以提高档案的控制管理水平。

本发明其中一个发明目的在于提供一种取档机器人控制方法和系统，所述方法和系统采用视觉定位和激光定位双重定位的方式使得对档案的管理更加精准。

为了实现至少一个上述发明目的，本发明进一步提供一种取档机器人控制方法，所述方法包括如下步骤：

采集目标档案、目标档案盒和目标档案架的图像信息；

根据图像信息采用视觉定位技术获取取档机器人当前位置信息和状态信息；

根据取档机器人历史位置信息和历史状态信息生成修正指令；

将修正指令发送给取档机器人plc系统，用于修正当前取档机器人的当前位置信息和状态信息；

根据修正的当前位置信息和状态信息驱动机器人爪手抓取目标档案或移动目标档案。

根据本发明其中一个较佳实施例，识别档案架两侧挡板图像，根据两侧挡板采用视觉定位技术对机器人的爪手和旋转方向进行精定位。

根据本发明另一个较佳实施例，获取档案的rfid信号，根据所述rfid信号对目标档案进行粗定位，获取目标档案的粗位置信息，根据粗位置信息驱动机器人爪手抓取档案。

根据本发明另一个较佳实施例，向目标档案发出激光信号并接收反射的激光信号，根据发射激光信号和反射激光信号时间差计算目标档案和机器人爪手之间的距离，根据该距离通过plc系统生成脉冲以驱动机器人爪手抓取或移动目标档案。

根据本发明另一个较佳实施例，将对目标档案的图像信息和对目标档案架的图像信息保存，并保存历史偏移量，根据历史偏移量计算下一次机器人爪手对档案的补偿偏移量，根据所述补偿偏移量驱动所述机器爪手移动。

根据本发明另一个较佳实施例，获取rfid信号获取档案盒的粗位置信息，对所述档案盒发射激光并接收反射激光，根据发射激光和接收激光时间差判档案盒位置是否为空，若为空，则不再执行抓取操作。

根据本发明另一个较佳实施例，根据保存的历史偏移量形成偏移量曲线，根据曲线形态分析定位效果，以及根据曲线偏移量突变或拐点用于分析定位误差原因。

根据本发明另一个较佳实施例，采用训练好的深度卷积神经网络识别档案盒的状态信息，其中所述状态信息包括档案盒的外观变化。

根据本发明另一个较佳实施例，根据识别的外观变化调整机器人爪手的张开幅度，识别档案盒外观变化中的鼓包和开裂图像，并将鼓包和开裂图像上传，用于发出告警信息。

为了实现至少一个上述发明目的，本发明进一步提供一种取档机器人控制系统，包括：

抓取模块；

视觉识别模块；

控制模块；

存储模块；

其中抓取模块包括爪手，所述视觉识别模包括摄像头，所述摄像头安装于所述爪手上，所述视觉识别模块采集档案、档案架以及档案盒图像信息，根据档案架的图像信息采用视觉定位技术获取机器人爪手当前的位置信息和状态信息，所述控制模块接收识别的图像信息后采用卷积神经网络识别图像信息中目标的外观形态以及外观变化，根据识别的外观形态上传图像信息，根据识别的外观变化调整抓取模块的抓取方式，所述存储模块存储图像信息。

附图说明

图1显示的是本发明一种取档机器人控制方法的流程示意图；

图2显示的是本发明一种取档机器人控制系统模块示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

请结合图1和图2，本发明公开了一种取档机器人控制方法和系统示意图，其中所述取档机器人包括抓取模块、视觉识别模块、控制模块和存储模块，其中所述抓取模块包括爪手、转轴和移动杆等装置，所述爪手连接包括但不仅限于伺服电机等驱动装置，用于驱动所述爪手抓取目标档案。其中所述视觉识别模块包括至少一个摄像头，视觉识别模块通讯连接控制模块，所述摄像头安装于爪手上，用于采集爪手抓取方向以及爪手附近的图像信息，并根据图像信息对所述爪手进行视觉定位。所述控制模块可连接远程控制中心或云端，所述控制模块用于向所述爪手发出抓取指令，并且所述控制模块根据所述视觉识别模块采集到的定位信息和历史定位信息进行修正。所述控制模块获取图像信息后，识别图像信息中的相关特征，并将相关特征上传至控制平台。

具体的，对于机器人爪手位置确定通过视觉定位方法进行，所述视觉识别模块识别档案架两侧的挡板，根据挡板的位置确定当前爪手的位置信息和状态信息，其中状态信息包括爪手相对档案架、档案盒的角度，爪手自身的旋转或夹取角度，位置信息为爪手自身在控制模块内自身形成的虚拟坐标系的坐标信息。需要说明的是，所述视觉定位技术为现有技术，只要图像中具有两个不相互平行的可识别的基准面即可。因此在本发明中，所述档案架的两侧的挡板的延伸平面被设置为可相交，本发明对于视觉定位技术的定位方法不再赘述。

需要说明的是，机器人爪手的位置不准确的原因包括：1、初始化定位不准确，也就是说在初始化的操作过程中，档案的初始坐标可能和实际的坐标具有较大的差别，因此在输入的初始坐标机器人爪手的移动位置并不准确。2、机器爪手在运行过程中由于机器损耗等因素引起的累积误差，累积误差会随着时间延长而增加，3、档案或档案架因为人为或其他原因产生轻微的移动，从而使得档案自身相对于机器人爪手产生位置偏差，其中该偏差通过所述机器人爪手在空间中和正确位置的偏移量体现。

为了实现对上述偏差量进行修正，本发明进一步采集每一次机械人爪手对档案盒的抓取操作图像，并根据所述视觉定位技术计算每一次操作的机器人爪手位置数据，档案盒位置数据，将每一次操作后的机器人爪手位置数据和档案盒位置数据保存后作为历史数据存储。

进一步的，所述系统根据所述历史数据修正新操作指令，举例来说：所述爪手需要对目标档案盒执行抓取操作，则需要先输入目标档案盒的坐标位置，在输入前，计算n1个指定数目目标档案盒的历史坐标数据，其中n1可设置为100≥n1≥1，统计该历史坐标数据的平均值，计算历史坐标平均值和预设坐标的差值，设定第一差值阈值，该差值为空间坐标系中的距离，若该差值大于所述第一差值阈值，则将该差值补偿到预设的坐标值，生成补偿后的坐标位置指令，根据补偿后的坐标位置指令驱动所述爪手到新坐标，通过上述方法可有效地避免累积误差和初始化定位不准的因素而导致爪手出现较大的偏移量，而且上述方法可以自我适应和修正，减少对机器人自身的管理成本。在本发明其中一个较佳实施例中，档案盒的坐标位置可以通过rfid模块实现：在档案盒指定位置固定rfid标签，在所述机器人爪手上设置rfid读写器，rfid读写器通讯连接所述控制模块，rfid读写器获取目标档案盒的粗位置，之后根据视觉定位技术获取档案盒的较为精确的位置数据。在本发明再一较佳实施例中，在所述机器人爪手上安装有激光测距仪，用于对外发射激光束，所述激光测距仪通讯连接所述控制模块，控制模块通过所述激光测距仪感应档案架上的位置信息，并根据发射激光束和接收反射激光束之间的时间差值判断档案架上对应位置是否存在档案盒，并且所述激光测距装置还用于：判断机器人爪手运动过程中是否存在障碍物、机器人爪手和档案架之间的距离、机器人爪手和档案架之间的角度的，机器人爪手在抓取档案盒的深度。

进一步的，由于所述视觉定位技术可根据相交的两个基准面判断自身的位置，由于所述档案架的位置会相对更加稳定，并且档案盒的位置是基于档案架的位置排列设置，因此采用所述视觉定位技术对档案支架两侧相交的挡板可对机器人爪手自身实现定位，将每一次对机器人爪手实施视觉定位后的位置数据和状态信息进行保存，作为历史数据保存于所述存储模块。当所述系统针对目标档案生成新的操作指令时：根据档案盒位置计算所述爪手的抓取坐标位置，将该抓取坐标位置保存作为历史数据，设定n2个抓取坐标位置历史数据，其中n2可设置为100≥n2≥1，计算抓取坐标位置n2个历史数据的平均值，计算抓取坐标位置n2个历史数据的平均值和档案盒视觉定位后的真实坐标位置之差，设定第二差值阈值，若该差值大于第二差值阈值，则对所述抓取位置进行补偿，将该差值部分补偿到抓取坐标位置，因此使得抓取位置会更加靠近档案盒的准确抓取位置。需要说明的是，补偿方式为空间距离上的拉近，通过对坐标数据的增量修改或减量修改可实现。

值得一提的是，本发明进一步采用深度卷积神经网络识别档案盒的外观变化，其中外观变化包括：颜色变化，档案盒的表面结构变化比如：出现鼓包和裂纹等图像数据，需要说明的是所述深度卷积神经网络是预先训练好的，相关的训练过程和训练参数本发明不再详细描述。当采集到的图像信息具有鼓包或裂纹等特征，则可通过所述系统发送告警信息，用于维修人员进行对档案盒进行维修或更换，档案盒外观发生变化的原因主要有：1、档案盒文件装载过满，使得档案盒受力变形，2、档案盒内的纸质文件由于环境湿度过大，导致档案盒出现损坏，3、档案盒在抓取或使用过程中出现损坏。

进一步的，在本发明另一较佳实施例中，可通过训练好的深度卷积神经网络对档案盒表面的文字信息，并判断文字信息在拍摄界面的位置是否出现变化，进一步根据文字信息在拍摄界面内的位置判断移动距离。

所述rfid模块中的rfid标签贴覆于所有档案盒上，rfid模块的读写器采集所有rfid标签信号，并将每一rfid标签信号和对应的档案盒关联，用于档案盒在移动过程中的盘点和分析。

特别地，根据本发明公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被中央处理单元(cpu)执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本申请上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线段、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线段的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线段、电线段、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明，本发明的目的已经完整并有效地实现，本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。