成都環龍智能機器人有限公司熊華獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉成都環龍智能機器人有限公司申請的專利一種基于多傳感器數據融合的物料抓取偏移實時補償方法及裝置獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120287313B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-23發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510779644.3,技術領域涉及:B25J9/16;該發明授權一種基于多傳感器數據融合的物料抓取偏移實時補償方法及裝置是由熊華設計研發完成,并于2025-06-12向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于多傳感器數據融合的物料抓取偏移實時補償方法及裝置在說明書摘要公布了:本申請公開了一種基于多傳感器數據融合的物料抓取偏移實時補償方法及裝置,涉及自動化生產技術領域,公開的基于多傳感器數據融合的物料抓取偏移實時補償方法及裝置,通過融合多傳感器數據構建物料空間坐標系,結合神經網絡模型實時生成三維偏移量并控制機械臂補償,解決了單一傳感器定位誤差大、補償精度不足的問題,能夠提升物料抓取準確性,進而增強了自動化生產線穩定性。
本發明授權一種基于多傳感器數據融合的物料抓取偏移實時補償方法及裝置在權利要求書中公布了:1.一種基于多傳感器數據融合的物料抓取偏移實時補償方法,其特征在于,應用于機械臂,所述機械臂包括關節模組以及與所述關節模組連接的末端執行器,所述關節模組用于調節所述末端執行器的位置,所述末端執行器用于抓取物料,所述的方法包括: 通過視覺傳感器采集物料表面的特征圖像數據,以及通過激光雷達采集物料表面的三維點云數據,并基于所述圖像數據和所述三維點云數據構建物料空間坐標系; 通過力矩傳感器采集所述末端執行器的力矩數據,以及通過慣性測量單元采集所述末端執行器的姿態數據; 對所述物料空間坐標系、所述力矩數據以及所述姿態數據進行時空同步處理,生成對應的多源融合數據; 將所述多源融合數據輸入預訓練的卷積神經網絡模型,以輸出物料中心點相對于抓取點的三維偏移量; 基于所述三維偏移量生成包含橫向補償向量及角度修正矩陣的偏移補償指令; 基于所述偏移補償指令控制所述關節模組執行相應的偏移補償動作,以補償物料抓取過程中發生的偏移; 所述基于所述圖像數據和所述三維點云數據構建物料空間坐標系的步驟包括: 對所述特征圖像數據進行邊緣檢測和特征點提取,獲得物料輪廓關鍵點集; 將所述三維點云數據與所述特征點集進行配準,建立視覺坐標系與點云坐標系的變換矩陣; 基于所述變換矩陣對視覺坐標系下的特征點集進行坐標轉換,生成融合視覺與點云特征的三維空間坐標序列; 通過時間戳對齊方式對所述三維空間坐標序列進行動態補償,并將補償后的三維空間坐標序列與機械臂基坐標系進行空間映射,以物料中心點作為坐標系原點,構建物料空間坐標系; 所述對所述物料空間坐標系、所述力矩數據以及所述姿態數據進行時空同步處理,生成對應的多源融合數據的步驟包括: 采用時間戳對齊算法對物料空間坐標系、力矩數據及姿態數據進行跨模態同步; 通過空間轉換矩陣將力矩數據轉換至物料空間坐標系,并與姿態數據進行矢量合成; 對時空同步后的多維數據流進行滑動窗口采樣,建立包含空間位置、力學狀態及運動軌跡的時空關聯矩陣; 采用卡爾曼濾波器對所述時空關聯矩陣進行噪聲抑制與狀態估計,生成對應的多源融合數據; 所述方法還包括: 采集多種物料規格以及抓取姿態下的歷史偏移數據集,并對所述數據集進行歸一化處理和樣本均衡; 對所述數據集進行增強處理,以構建對應的訓練集和驗證集; 對所述訓練集采用遷移學習策略初始化網絡參數,構建包含三維卷積核與注意力機制的雙通道特征提取網絡; 通過端到端訓練方式優化網絡權重,并采用動態學習率衰減策略進行迭代優化,直至模型在驗證集上的平均絕對誤差小于預設閾值,以獲取預訓練的卷積神經網絡模型; 所述基于所述三維偏移量生成包含橫向補償向量及角度修正矩陣的偏移補償指令的步驟包括: 對所述三維偏移量進行運動學分解,獲得橫向位移分量與姿態偏轉分量; 將橫向位移分量轉換為笛卡爾坐標系下的補償向量,并將所述姿態偏轉分量轉換為基于齊次變換矩陣的角度修正矩陣; 根據機械臂實時負載狀態調整所述補償向量與所述角度修正矩陣的權重比例,并通過加權融合算法生成包含補償向量與角度修正矩陣的偏移補償指令; 所述基于所述偏移補償指令控制所述關節模組執行相應的偏移補償動作,以補償物料抓取過程中發生的偏移的步驟包括: 基于所述偏移補償指令確定所述末端執行器的平移補償分量與旋轉補償分量; 通過運動學逆解算法將所述平移補償分量轉換為所述關節模組各關節軸的位移增量,并基于雅可比矩陣將所述旋轉補償分量轉換為關節模組各關節軸的角修正量; 根據所述關節模組的動力學參數對所述位移增量與角修正量進行動態補償,生成各關節軸的目標位姿指令; 將所述目標位姿指令下發至所述關節模組,驅動關節模組的各關節軸執行相應的偏移補償動作,以補償物料抓取過程中發生的偏移。
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