一种基于能力语义模型的异构具身设备协同任务执行方法及装置与流程

本发明涉及信息，尤其涉及一种基于能力语义模型的异构具身设备协同任务执行方法及装置。

背景技术：

1、在工业柔性产线、高端装备柔性装配及精密机柜内部作业等高价值场景中，异构具身设备的协同调度已成为保障作业效率与操作精度的关键手段。这类场景往往涉及狭窄柜体空间、密集线束布局、多规格连接器接口以及端子紧固、线束插拔等多样化作业需求，需要能力语义模型根据每台设备的机构特性与操作能力，为其在不同任务中的胜任程度进行量化评估，并据此完成任务分配与角色绑定。能力语义评估的准确与否，直接决定了多机协同作业能否稳定、高效地落地。当前主流的能力语义评估方式存在一个不易察觉的问题，即倾向于用一个整体化的标签来概括设备在受限空间或复杂操作环境中的表现，把机构柔顺度、臂体可变形程度、末端操作灵活性等结构属性直接关联为一个笼统的空间操作能力评分。这种概括方式看似合理，却忽略了同一操作场景下，任务对设备施力方式与操作模式的要求可能截然不同，导致评分与真实任务需求之间出现错位。

2、问题的根源一方面是能力语义描述过于粗粒度，把设备进入狭窄空间或复杂布局区域的能力与在区域内施加、传递作用力或执行精细操作的能力捆绑在同一维度里描述，使得柔顺度、灵活性等结构属性被过度放大，掩盖了同一设备在特定受力方向或操作模式下的能力短板。另一方面即任务侧缺乏对力学本质与操作模式的解析，调度过程只识别任务发生的空间或场景类别，却没有识别任务过程中设备需要输出何种性质的力或执行何种操作模式，是仅需柔顺贴合、沿壁面或线束表面滑移通过，还是需要沿臂体轴向施加稳定的拉拽或推压力，亦或是需要在狭小空间内执行高精度的旋转、紧固或插拔操作。两者叠加，使得能力评分与任务实际所需的力学模式与操作特征之间无法对齐。

3、比如在工业机柜内部装配作业中，人形具身智能机器人需要从密集线束与连接器之间取出一枚卡滞的端子或插头，语义模型基于某高柔顺度臂体在狭窄空间通过性与灵活性上的高评分，将其派入机柜内部，臂体顺利绕过线束抵达目标位置并夹持住端子，但在向外拉拽的一刻，臂体因刚度不足在轴向拉力作用下发生弯曲变形，反而将端子推向更深处，导致操作失败。而若换用柔顺度略低但末端具备刚性夹持结构与轴向传力能力优异的设备，尽管其在灵活性评分上并不占优，却能沿臂体稳定传递拉力，顺利将端子取出。同一空间、同一操作对象，仅仅因为任务由穿行探测切换为轴向取出或紧固操作，最合适的设备就发生了反转。

4、因此，如何在能力语义模型中打破对空间操作能力的笼统描述，并在任务侧识别出穿行、轴向施力、侧向贴合、旋转紧固等截然不同的力学模式与操作类型，使设备能力与任务需求之间形成条件化的对应关系，避免在同一作业场景下因任务性质变化而出现调度反效果，成为异构具身设备协同作业能否真正落地的关键问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于能力语义模型的异构具身设备协同任务执行方法，主要包括：

2、获取受限空间内拉拽任务的力学需求及异构具身设备集群信息，按照预设角度阈值对所述力学需求进行分类，得到含施力方向标签的力学要求；

3、根据所述力学要求读取候选执行设备的结构属性，解析形成设备柔顺特征和设备刚度特征；

4、依据所述施力方向标签确定匹配特征，其中，轴向施力对应所述设备刚度特征，侧向贴合对应所述设备柔顺特征；

5、采集所述候选执行设备在受限空间操作空间内的关节偏摆轨迹与末端接触记录，提取空间操作特征并形成空间操作评分，依据所述匹配特征将所述空间操作评分与所述匹配特征对应的匹配分值进行融合计算，确定与设备标识关联的设备能力语义；

6、获取所述拉拽任务预先登记的岗位角色胜任描述，按照标签对应表对所述设备能力语义与所述岗位角色胜任描述进行标签关联比对，获得能力语义差异值；

7、获取所述拉拽任务对应的当前执行设备标识，当所述差异值高于预设错配阈值时，将所述当前执行设备标识与所述拉拽任务标识及所述差异值关联为角色错配记录，从所述集群中筛选空闲、可达作业位置且差异值不高于预设错配阈值的目标设备，若存在则生成包含任务标识、当前执行设备标识、目标设备标识及执行角色的调度指令，以将当前设备切换为空闲、目标设备切换为执行状态，并绑定所述角色至目标设备；否则生成任务暂停提示。

8、进一步的，所述对所述力学需求进行分类，得到含施力方向标签的力学要求，包括：

9、获取所述拉拽任务的作业位置、通道轴线、卡滞面、夹持点位及退出方向，并记录所述候选执行设备的设备标识、占用状态、末端器具及可达作业位置；

10、依据所述夹持点位、退出方向、通道轴线及卡滞面确定受力路径；

11、在所述受力路径与通道轴线的夹角不高于角度阈值时标记轴向施力，在所述受力路径与卡滞面的切向方向一致时标记侧向贴合。

12、进一步的，所述根据所述力学要求读取候选执行设备的结构属性，解析形成设备柔顺特征和设备刚度特征，包括：

13、读取所述候选执行设备的臂节连接方式、关节允许转角、臂体材质、壁厚、伸缩层级、锁止状态及抓钳连接方式；

14、依据所述关节允许转角、伸缩层级及臂节连接方式形成关节偏转范围、臂体伸缩范围及连续弯曲范围；

15、依据所述臂体材质、壁厚、锁止状态及抓钳连接方式形成抗弯等级和轴向传力等级。

16、进一步的，所述依据所述施力方向标签确定匹配特征，包括：

17、按照设备标识关联所述设备柔顺特征和所述设备刚度特征；

18、在所述施力方向标签为轴向施力时，选取轴向传力等级以及用于抵抗拉拽过程中横向分力的抗弯等级；

19、在所述施力方向标签为侧向贴合时，选取关节偏转范围、臂体伸缩范围及连续弯曲范围。

20、进一步的，所述采集所述候选执行设备在受限空间操作空间内的关节偏摆轨迹与末端接触记录，提取空间操作特征并形成空间操作评分，包括：

21、采集所述候选执行设备的关节偏摆角度、偏摆方向和对应时刻，并记录末端接触起止时刻、接触位置及滑移距离，形成操作记录；

22、依据所述操作记录提取偏摆连续度、反转频次、接触持续度、脱离间隔及滑移连续度；

23、按照评分表确定各项空间操作特征对应的分值，计算所述分值的算术平均值，获得与所述候选执行设备的设备标识关联的空间操作评分。

24、进一步的，所述依据所述匹配特征将所述空间操作评分与所述匹配特征对应的匹配分值进行融合计算，确定与设备标识关联的设备能力语义，包括：

25、在所述匹配特征为设备刚度特征时，依据抗弯等级和轴向传力等级形成刚度匹配分值；

26、在所述匹配特征为设备柔顺特征时，依据关节偏转范围、臂体伸缩范围及连续弯曲范围形成柔顺匹配分值；

27、计算所述空间操作评分与对应匹配分值的算术平均值，依据所述算术平均值所属的能力区间确定设备能力语义。

28、进一步的，所述对所述设备能力语义与所述岗位角色胜任描述进行标签关联比对，获得能力语义差异值，包括：

29、按照所述拉拽任务的任务标识，从所述岗位角色胜任描述中提取施力方向、必备能力项目及要求能力等级；

30、依据标签对应表，把所述设备能力语义中的施力方向和能力等级关联至所述必备能力项目；

31、对未形成关联的必备能力项目记载缺失差值，对已形成关联的必备能力项目确定设备能力等级与要求能力等级的等级序位差，其中，所述缺失差值为将所述设备在未关联项目上的能力等级视为低于最低要求等级一个序位后与所述要求能力等级之间的序位差，计算所述缺失差值与所述等级序位差的算术平均值。

32、进一步的，所述从所述集群中筛选空闲、可达作业位置且差异值不高于预设错配阈值的目标设备，包括：

33、将当前执行设备标识、拉拽任务标识及所述能力语义差异值关联，形成角色错配记录；

34、依据所述角色错配记录筛选满足占用状态、可达作业位置及错配阈值约束的候选执行设备，并按照所述能力语义差异值由低至高确定所述目标设备。

35、进一步的，所述生成包含任务标识、当前执行设备标识、目标设备标识及执行角色的调度指令，包括：

36、所述调度指令至少包含所述拉拽任务标识、当前执行设备标识、目标设备标识及执行角色；

37、根据所述调度指令，将所述当前执行设备的状态变更为空闲，将所述目标设备切换为执行状态，并将所述执行角色与所述目标设备进行绑定。

38、本发明提供了一种基于能力语义模型的异构具身设备协同任务执行装置，主要包括：

39、力学需求分类模块，获取拉拽任务的力学需求及设备集群信息，形成含施力方向标签的力学要求；

40、结构属性解析模块，读取候选执行设备的结构属性，形成设备柔顺特征和设备刚度特征；

41、匹配特征确定模块，依据所述施力方向标签确定匹配特征；

42、设备能力语义确定模块，采集所述异构具身设备在受限空间操作空间内的关节偏摆轨迹与末端接触记录，提取空间操作评分，并根据所述匹配特征将所述空间操作评分与所述匹配特征对应的匹配分值进行融合计算， 确定设备能力语义；

43、能力语义差异比对模块，对所述设备能力语义与岗位角色胜任描述进行标签关联比对，获得能力语义差异值；

44、调度指令生成模块，获取当前执行设备标识，在所述能力语义差异值高于预设错配阈值时筛选目标设备，若存在所述目标设备则生成包含拉拽任务标识、当前执行设备标识、目标设备标识及执行角色的调度指令，并依据所述调度指令变更设备状态及绑定执行角色；若不存在所述目标设备则生成任务暂停提示。

45、本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

46、本发明公开了一种基于能力语义模型的异构具身设备协同任务执行方法，针对受限空间内拉拽任务中异构具身设备集群难以按施力特性精准匹配岗位角色、易出现能力错配导致任务失败的业务场景问题，通过获取拉拽任务的力学需求并进行含施力方向标签的分类，解析候选设备的结构属性以获得柔顺特征与刚度特征，再依据施力方向标签在轴向施力时选取刚度特征、在侧向贴合时选取柔顺特征作为匹配特征，进而采集设备在操作空间内的关节偏摆轨迹与末端接触记录提取空间操作评分，结合匹配特征进行条件化处理形成设备能力语义，并与预先登记的岗位角色胜任描述进行标签关联比对得出能力语义差异值，一旦指向角色错配即生成调度指令重新分派执行角色至匹配设备。本发明实现了力学需求与设备本体特性的语义级对齐，显著提升了受限空间拉拽任务的角色匹配精度、协同调度效率与任务完成可靠性。