[发明专利]一种基于离散工作空间的服务机器人操作评估策略

说明书

一种基于离散工作空间的服务机器人操作评估策略，包含了两个过程，离线采集过程以及在线评估过程。其中在线评估过程又划分为四个阶段。准备阶段，用以初始化相关配置。内外层法评估阶段，基于离散工作空间构建内层与外层点阵用以评估任务区域的操作可行性与优先级。关键因素评估阶段考虑了实际任务中目标物品的操作特征以及机器人的可操作性。最终决策阶段，将上述评估后的得到的可行姿态按照评估分数降序排列并选择分数最高的姿态进行后续操作。该策略通过成组评估操作姿态的可行性与优先级来对操作方式进行评估与决策，并以评估组为单独的阶段进行评估策略的扩展。本发明能够将机器人操作评估与工作空间数据紧密结合，解决了现有操作评估策略对工作空间数据使用不充分的问题，实现了机器人对操作任务的有效评估。

技术领域

本发明属于机器人操作领域，涉及一种基于离散工作空间的服务机器人操作评估策略。

背景技术

目前服务机器人相关领域发展迅速，无论是家用服务、情感陪护还是养老照护都有所涉及。其中涉及到操作的服务机器人是其中的重要研究分支，能够实现对目标合适的操作，如，物品取放等。

现有的具有操作功能的服务机器人大多只对工作空间进行了初步的采集与分析。另外，并未将其与操作过程的评估紧密结合。这导致了机器人在执行任务前难以判断任务过程是否执行顺利。本发明提出的一种基于离散工作空间的服务机器人操作评估策略，能够紧密结合工作空间数据，实现抓取操作的评估并进行决策。

发明内容

本发明专利针对上述现有技术的不足，提供了一种基于离散工作空间的服务机器人操作评估策略，该策略通过成组评估操作姿态的可行性与优先级来对如何操作进行决策，并在其中设计内外层评估方法以及考虑了与操作相关的关键因素。该策略是可以成组扩展以适应不同的实际操作的评估需求。

本发明提出一种基于离散工作空间的服务机器人操作评估策略，包括以下步骤：

步骤1：该步骤属于离线采集过程，对笛卡尔空间进行均匀离散，形成位置点阵，以XYZ轴的顺序遍历位置点阵，同时利用逆运动学求解算法求解出给定姿态的对应逆解位形，并计算对应可操作性指标，获取离散工作空间点阵数据文件作为机器人经验数据，为评估策略的运行做准备。

步骤2：该步骤属于在线评估过程，对应该策略的第一阶段，即，准备阶段，初始化任务相关配置，给出指定的机械臂的末端姿态。

步骤3：该步骤属于在线评估过程，对应该策略的第二阶段，即，内外层法阶段，是由评估策略的评估组中的基础评估组组成，基于步骤1离散工作空间点阵，通过在目标操作位置附近生成内层点阵，对每点是否含有对应给定姿态进行判断，利用姿态的可达性评估可行性，剔除不可行姿态。基于步骤1离散工作空间点阵，通过生成相对于内层点阵的外层点阵，对所含对应给定姿态的点的数量计算姿态，作为基础分数评估优先级。

步骤4：该步骤属于在线评估过程，对应该策略的第三阶段，即，关键因素阶段，经过步骤3的姿态筛选与评分后，该步骤是评估策略中的关键因素评估组，通过目标物品的中轴与给定姿态进行向量点积，若超过阈值则判定该姿态不可取，而评估姿态可行性，剔除不可行姿态，通过利用步骤1的工作空间数据，计算步骤3中的内层点阵的可操作性指标，与步骤3中的基础评分做乘积得到新的分数，作为对优先级的评估。

步骤5：该步骤属于在线评估过程，对应该策略的第四阶段，即，最终决策阶段，对通过上述步骤的剩余的姿态，按照分数高低对仍保留的姿态进行排序，选择分数最高的姿态作为操作姿态。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于离散工作空间的服务机器人操作评估策略的流程图。

图2为本发明实施例提供的工作空间采样与计算的流程图。

图3为本发明实施例提供的内层点阵可行性评估的示意图。