[发明专利]农业场景无标定机器人运动视觉协同伺服控制方法与设备

说明书

本发明公开了农业场景无标定机器人运动视觉协同伺服控制方法与设备，该设备的机械臂在臂末端安装有机械抓手，目标抓取物处在机械臂的可抓取范围内；控制模块驱动机械抓手抓取目标抓取物，并控制图像传感器对机械臂抓取目标抓取物的过程进行图像采样；图像传感器将采样的图像数据发送给控制模块。本发明无需对于场景内的目标抓取物及相关环境进行精确的空间标注，机械臂将按照训练好的网络进行策略引导完成抓取任务，对于空间感知设备的要求更低，环境适应性强，并可迁移至多种任务。

技术领域

本申请涉及机器人领域，特别涉及农业场景无标定机器人运动视觉协同伺服控制方法与设备。

背景技术

机器人作为精密高效的执行机械在军事、医学、制造业等领域有着广泛的应用，集成了电子、传感、控制等多种技术，机器人得以在工业场景中实现不同的功能；为了应对更为复杂多变的任务需求、提升机器人的性能与智能，智能型机器人的概念被提了出来，即应用了如强化学习控制、规划模式识别等学习型控制算法与图像视觉计算或深度神经网络的智能感知技术，具备自适应、自学习功能的一类机器人，在保障了机器人的工作精度与鲁棒性的同时，环境适应性与任务柔性得以提升。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN106041941A，公开日2016.10.26，公开了一种工业机械臂的轨迹规划方法与装置，为同样领域内实现工业机械臂驱动的方法，该技术针对SCARA机械臂的每个关节构建坐标系与工作区域，通过预先计算输入控制方向射线与工作区域边界的交点，优化机械臂的速度规划过程。但该技术需要精确标定场景，获得目标终点的空间坐标后进行模式化的轨迹规划驱动，对于标定设备及技术要求高，对于不同场景适应能力差，尤其无法适应复杂多变的农业非结构化场景。

对于另一项现有技术文献，中国专利文献号CN105353772A，公开日2016.02.24，公开了一种无人机定位跟踪的视觉伺服控制方法，该技术通过在无人机上安装定位装置，惯性测量单元与摄像机获得大地、机体、相机与图像坐标系数据，通过运算各坐标系之间的相对过渡关系，以控制无人机拍摄目标物位于图像中心。该技术结合了视觉传感实现基于视觉伺服的无人机控制，但该技术仅能计算简单场景下无人机的目标姿态规划问题，难以迁移应用至农业机器人的应用领域，给出无标定农业场景下的执行策略。

发明内容

本发明的目的在于提供对空间感知设备的要求更低，环境适应性强的农业场景无标定机器人运动视觉协同伺服控制方法和设备。

为了解决上述问题，本发明提供了一种农业场景无标定机器人运动视觉协同伺服控制设备，包括机械臂、目标抓取物、图像传感器和控制模块，其中，所述机械臂在臂末端安装有机械抓手；所述目标抓取物处在所述机械臂的可抓取范围内；所述控制模块分别与所述机械臂和图像传感器电连接，所述控制模块驱动所述机械抓手抓取所述目标抓取物，并控制所述图像传感器对所述机械臂抓取所述目标抓取物的过程进行图像采样；所述图像传感器将采样的图像数据发送给所述控制模块。

优选地，所述机械臂为六自由度机械臂。

本发明还提供了一种农业场景无标定机器人运动视觉协同伺服控制方法，包括如下步骤：

构建场景空间特征向量获取网络，获取场景空间特征特征向量；

获取示教动作样本；

构建逆强化回报值策略网络；

逆强化回报值策略网络迁移训练；

基于视觉特征提取网络与逆强化回报值策略网络，采用策略引导驱动算法获得正向引导规划结果。

优选地，所述场景空间特征向量获取网络为视觉卷积神经网络。

优选地，所述获取场景空间特征特征向量具体为：

图像传感器对机械臂抓取目标抓取物的过程进行图像采样，并提取RGB图像信息；