一种机械臂动作的决策方法和系统与流程

本申请涉及工业机器人控制，尤其涉及一种机械臂动作的决策方法和系统。

背景技术：

1、随着柔性制造和智能自动化技术的发展，机械臂被广泛应用于随机来料分拣、精密装配等工业场景。此类作业通常既要求机械臂保持较高的运动效率，又要求其能够适应物料位置、姿态以及上下游工序状态等变化，对机械臂控制方法的实时性、适应性和部署成本提出了更高要求。

2、现有机械臂控制方法主要包括预编程再现方式，以及基于视觉等传感器的在线感知与实时规划方式。前者预生成完整运动轨迹并按照运动轨迹执行；后者在机械臂执行过程中持续获取环境信息，并根据感知结果进行定位、轨迹生成或轨迹修正。

3、然而，预编程方式难以适应作业对象位置、姿态或环境状态的变化，而持续在线感知与实时规划会增加计算延迟和算力需求，影响机械臂运行节拍。因此，现有方法难以兼顾执行效率、环境适应能力和部署成本。

技术实现思路

1、本申请旨在解决现有机械臂控制过程中持续执行在线感知与实时轨迹规划导致计算开销较大、执行效率较低、无法满足流水线性能要求，以及在作业过程存在不确定状态时难以根据感知结果可靠性自适应确定轨迹执行策略的问题。

2、为了解决上述技术问题，本申请通过下述技术方案得以解决：

3、第一方面，本申请提供一种机械臂动作的决策方法，包括：

4、获取机械臂的任务路径，将所述任务路径划分为若干交替设置的固定执行段和关键区域；

5、控制所述机械臂按照所述任务路径执行，当所述机械臂进入所述关键区域时，连续获取所述关键区域对应的n个图像帧，对各所述图像帧进行感知处理，得到各所述图像帧对应的感知结果；其中，所述感知结果包括目标位置信息、目标准备状态信息和目标作业状态信息；

6、基于各所述图像帧对应的感知结果，确定各所述图像帧对应的置信度，并根据所得置信度确定置信度分析结果；

7、预设若干种动作模式以及对应的动作映射数据关系，基于所述动作映射数据关系确定与所述置信度分析结果相对应的目标动作模式；并按照所述目标动作模式控制所述机械臂执行对应动作；所述动作映射数据关系用于指示所述置信度分析结果与动作模式之间的对应关系。

8、作为一种可实施的方式，所述将所述任务路径划分为固定执行段和关键区域，包括：

9、将无需根据所述感知结果调整机械臂动作的路径段划分为所述固定执行段；

10、将需要根据所述感知结果确定机械臂动作的路径段划分为所述关键区域。

11、作为一种可实施的方式，所述基于各所述图像帧对应的感知结果，确定各所述图像帧对应的置信度，包括：

12、基于目标检测得分、目标检测位置与期望位置之间的位置偏差以及目标状态判断得分，确定对应图像帧的置信度。

13、作为一种可实施的方式，所述置信度满足：

14、，

15、其中，c为置信度计算结果，sdet为目标检测得分，δp为目标检测位置与期望位置之间的偏差，t为最大容忍偏差，sstate为目标状态判断得分；α为目标检测得分权重，β为位置偏差权重，γ为目标状态判断得分权重，且满足α+β+γ=1。

16、作为一种可实施的方式，所述若干种动作模式包括固定轨迹执行模式、轨迹微调模式、局部轨迹重规划模式和异常处理模式。

17、作为一种可实施的方式，所述根据所得置信度确定置信度分析结果，包括：

18、在连续获取的n个图像帧构成的滑动窗口中，确定是否存在连续m个图像帧分别对应的置信度均大于预设置信度阈值，其中，m≤n；

19、根据所述连续m个图像帧，确定置信度分析结果。

20、作为一种可实施的方式，所述根据所述连续m个图像帧，确定置信度分析结果，包括：

21、获取所述m个图像帧分别对应的置信度；

22、计算所述m个图像帧分别对应的置信度的平均值，并将所述平均值确定为所述置信度分析结果。

23、第二方面，本申请提供一种机械臂动作的决策系统，包括：

24、任务配置模块，用于获取机械臂的任务路径，将所述任务路径划分为若干交替设置的固定执行段和关键区域；

25、感知模块，用于控制所述机械臂按照所述任务路径执行，当所述机械臂进入所述关键区域时，连续获取所述关键区域对应的n个图像帧，对各所述图像帧进行感知处理，得到各所述图像帧对应的感知结果；其中，所述感知结果包括目标位置信息、目标准备状态信息和目标作业状态信息；

26、置信度分析模块，用于基于各所述图像帧对应的感知结果，确定各所述图像帧对应的置信度，并根据所得置信度确定置信度分析结果；

27、决策模块，用于预设若干种动作模式以及对应的动作映射数据关系，基于所述动作映射数据关系确定与所述置信度分析结果相对应的目标动作模式；并按照所述目标动作模式控制所述机械臂执行对应动作；所述动作映射数据关系用于指示若干置信度分析结果与动作模式之间的对应关系。

28、本申请由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

29、通过将机械臂的任务路径划分为固定执行段和关键区域，使机械臂在固定执行段按照既定任务路径运行，仅在进入关键区域时触发感知模型进行感知处理，减少了非必要的持续感知和实时计算，从而降低机械臂控制过程中的计算开销，提高任务执行效率，从而适配工业流水线时序需求；同时，通过对关键区域内连续获取的多个图像帧进行置信度分析，并基于连续满足预设置信度条件的多个图像帧确定置信度分析结果，能够降低单帧感知误差或偶发干扰对决策结果的影响，提高对当前作业状态判断的稳定性和可靠性。

1.一种机械臂动作的决策方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的机械臂动作的决策方法，其特征在于，所述将所述任务路径划分为固定执行段和关键区域，包括：

3.根据权利要求1所述的机械臂动作的决策方法，其特征在于，所述基于各所述图像帧对应的感知结果，确定各所述图像帧对应的置信度，包括：

4.根据权利要求3所述的机械臂动作的决策方法，其特征在于，所述置信度满足：

5.根据权利要求1所述的机械臂动作的决策方法，其特征在于，所述若干种动作模式包括固定轨迹执行模式、轨迹微调模式、局部轨迹重规划模式和异常处理模式。

6.根据权利要求1所述的机械臂动作的决策方法，其特征在于，所述根据所得置信度确定置信度分析结果，包括：

7.根据权利要求6所述的机械臂动作的决策方法，其特征在于，所述根据所述连续m个图像帧，确定置信度分析结果，包括：

8.一种机械臂动作的决策系统，其特征在于，包括：