[发明专利]基于目标检测的机械臂倒液任务中液位检测控制方法

权利要求书

1.一种基于目标检测的机械臂倒液任务中液位检测控制方法，其特征是，所述机械臂倒液任务中液位检测控制方法包括如下步骤：

步骤1、对机械臂倒液任务中的透明盛液容器以及倒入所述透明盛液容器内液体的液位检测，构建所需的目标检测模型，以利用所述目标检测模型得到机械臂倒液任务中一透明盛液容器的容器检测框信息以及位于所述透明盛液容器内液体的器内液体检测框信息；

当目标检测模型为基于YOLOv5s的目标检测模型时，步骤1包括如下步骤：

步骤1.1、提供YOLOv5s检测基础模型；

步骤1.2、采集用于对YOLOv5s检测基础模型进行训练的训练样本集、用于YOLOv5s检测基础模型训练后测试的测试样本集以及用于对YOLOv5s检测基础模型训练后验证的验证样本集，其中，训练样本集、测试样本集以及验证样本集内均至少包括透明盛液容器图像样本集以及液体图像样本集；

步骤1.3、利用训练样本集对YOLOv5s检测基础模型训练后，利用测试样本集以及验证样本集对所训练后的YOLOv5s检测基础模型进行验证，以得到基于YOLOv5s的目标检测模型；

步骤2、提供执行倒液任务的机械臂以及至少一个透明盛液容器，获取利用所述机械臂倒液任务时的当前倒液图像，利用目标检测模型对所获取的当前倒液图像进行目标检测，以得到当前倒液图像内一液体的器内液体检测框信息以及液体所在透明盛液容器的容器检测框信息；

根据器内液体检测框信息内的器内液体检测框坐标以及相应容器检测框信息内的容器检测框坐标，确定倒液任务中一透明盛液容器的容器当前液位值，其中，

步骤2中，根据器内液体检测框信息内的器内液体检测框坐标确定液体框像素高度，根据容器检测框信息内的容器检测框坐标确定容器框像素高度，将液体框像素高度与容器框像素高度之比作为容器当前液位值；

步骤3、根据容器当前液位值以及预设的期望液位值调节机械臂当前的倒液状态，直至容器当前液位值与期望液位值匹配，且在容器当前液位值与期望液位值匹配时，停止利用机械臂对当前透明盛液容器的倒液；

步骤3中，确定容器当前液位值与期望液位值之间的液位差值，对所述液位差值处理后得到机械臂的倒液控制信息，利用所述倒液控制信息调节机械臂当前的倒液状态，调节机械臂的倒液状态包括机械臂倒液时所抓取液瓶的倾角。

2.根据权利要求1所述的基于目标检测的机械臂倒液任务中液位检测控制方法，其特征是，机械臂执行倒液任务时，机械臂将所抓取液瓶内的液体逐步倒入所需的透明盛液容器内；当前倒液图像内同时包含呈竖直状态的液瓶时，利用目标检测模型得到液瓶的液瓶检测框信息以及位于所述液瓶中液体的瓶内液体检测框信息；

根据液瓶检测框信息内的液瓶检测框坐标以及瓶内检测框信息内的瓶内检测框坐标，确定液瓶内的瓶内当前液位值；当瓶内当前液位值与预设的瓶内液位报警阈值匹配时，输出液瓶低液位提示信息。

3.根据权利要求1至2任一项所述的基于目标检测的机械臂倒液任务中液位检测控制方法，其特征是，步骤2中，利用倒液图像装置获取机械臂执行倒液任务时的当前倒液图像；

在执行倒液任务前，利用倒液图像装置对机械臂进行标定，以利用标定后的机械臂抓取液瓶，并将所抓取液瓶内的液体倒入所需的透明盛液容器内。

4.根据权利要求1所述的基于目标检测的机械臂倒液任务中液位检测控制方法，其特征是，对液位差值处理后能得到机械臂的液位控制信息时，对液位差值的处理方式包括PD、ADRC或LQR。

5.根据权利要求1所述的基于目标检测的机械臂倒液任务中液位检测控制方法，其特征是，在当前倒液图像中同时存在多个透明盛液容器时，通过目标检测模型能同时输出每个透明盛液容器的容器检测框信息以及每个透明盛液容器内液体的器内液体检测框信息；

对任一器内液体检测框信息，通过当前器内液体检测框信息内的器内液体检测框坐标与每个容器检测框信息的容器检测框坐标遍历比较，以确定与当前器内液体检测框信息相对应的容器检测框信息。