CN111070211B - 随车机械手一键抓取放回控制方法、装置及*** - Google Patents

Abstract

本发明实施方式提供一种随车机械手一键抓取放回控制方法、装置及***，属于机械手控制技术领域，方法包括：建立障碍物虚拟墙，基于障碍物虚拟墙构建机械手的抓取路径及放回路径；在抓取阶段响应于用户端发送的第一指令，控制机械手移动至目标物体上方，检测机械手的执行末端接触到目标物体后，控制执行末端的第一抓手及第二抓手以预设的第一输出压力抓取目标物体，并依据抓取路径移动机械手至第一目标位置；控制第一抓手及第二抓手释放目标物体。本发明上述技术方案通过基于建立障碍物虚拟墙确定机械手的抓取路径及放回路径，有效保证了作业的安全性。

Description

随车机械手一键抓取放回控制方法、装置及***

技术领域

本发明涉及机械手控制技术领域，具体地涉及一种随车机械手一键抓取放回控制方法、一种随车机械手一键抓取放回控制装置及一种随车机械手一键抓取放回控制***。

背景技术

现有的机械手在执行自动抓取及放回的过程中可能会出现碰到障碍物的情况，从而导致安全事故或不必要的损失，现有的路径规划多采用视觉算法实现，但视觉算法依赖于图像采集，当图像采集受到遮挡或存在盲区时，会影响路径规划的准确性，同时，在抓取过程中，可能出现被抓取物体受力不均而掉落的风险，另外，抓取前对机械手的执行末端定位不准，也会导致抓取过程中被抓取物体受力不均而掉落，从而导致安全事故或不必要的损失。

发明内容

本发明实施方式的目的是提供一种随车机械手一键抓取放回控制方法、一种随车机械手一键抓取放回控制装置及一种随车机械手一键抓取放回控制***，以解决现有的机械手自动抓取及放回的过程中存在的路径规划存在局限性及抓取过程中被抓取物体存在掉落风险的问题。

为了实现上述目的，在本发明第一方面，提供一种随车机械手一键抓取放回自动控制方法，包括：

建立障碍物虚拟墙，基于所述障碍物虚拟墙构建机械手的抓取路径及放回路径；

抓取阶段：

响应于用户端发送的第一指令，控制所述机械手移动至目标物体上方，检测所述机械手的执行末端接触到所述目标物体后，控制所述执行末端的第一抓手及第二抓手以预设的第一输出压力抓取所述目标物体，并依据所述抓取路径移动所述机械手至第一目标位置；

控制所述第一抓手及所述第二抓手释放所述目标物体；

放回阶段：

响应于用户端发送的第二指令，控制所述机械手移动至目标物体上方，检测所述机械手的执行末端接触到所述目标物体后，控制所述第一抓手及所述第二抓手以所述第一输出压力抓取所述目标物体，并依据所述放回路径移动所述机械手至第二目标位置；

以及检测所述第一抓手及所述第二抓手释放所述目标物体后，依据所述放回路径移动所述机械手至第三目标位置。

可选地，所述建立障碍物虚拟墙，基于所述障碍物虚拟墙构建机械手的定位路径、抓取路径及放回路径，包括：

基于所述机械手建立三维坐标系，依据所述三维坐标系建立障碍物虚拟墙坐标点，以使得所有障碍物虚拟墙坐标点构成障碍物虚拟墙；

确定所述机械手的控制点，通过检测组件检测机械手控制点的位置信号，依据机械手控制点的位置信号及所述三维坐标系计算所述控制点的坐标，所述位置信号包括所述控制点的俯仰角度值、回转角度值及伸缩位移量；

依据所述控制点的坐标及所述障碍物虚拟墙构建所述机械手的执行路径，使得所述机械手的任一控制点均不与所述障碍物虚拟墙干涉。

可选地，所述响应于用户端发送的第一指令，控制所述机械手移动至目标物体上方之后，包括：

从第一方向获取第一图像及从第二方向获取第二图像；

通过所述第一图像确定所述机械手的执行末端在第一方向上与所述目标物体的相对位置，通过所述第二图像确定所述机械手的执行末端在第二方向上与所述目标物体的相对位置；

判断所述机械手的执行末端在所述第一方向上的位置与所述目标物体的相对位置大于第一阈值时，调整所述机械手的执行末端在所述第一方向上的位置，以使得所述机械手的执行末端位置与所述目标物体的相对位置小于所述第一阈值；以及

判断所述机械手的执行末端在所述第二方向上的位置与所述目标物体的相对位置大于所述第一阈值时，调整所述机械手的执行末端在所述第二方向上的位置，以使得所述机械手的执行末端位置与所述目标物体的相对位置小于所述第一阈值。

可选地，在依据所述抓取路径移动所述机械手的过程中，所述方法还包括：

检测所述第一抓手与所述目标物体之间的第一压力值及所述第二抓手与所述目标物体之间的第二压力值，以及判断所述第一压力值与所述第二压力值之差大于第二阈值时，增大所述第二抓手的输出压力，以使得所述第一压力值与所述第二压力值之差小于所述第二阈值，其中，所述第一压力值大于所述第二压力值。

可选地，在依据所述抓取路径移动所述机械手的过程中，所述方法还包括：

检测所述机械手的执行末端与所述目标物体之间的相对位移大于第三阈值时，控制所述第一抓手与所述第二抓手以第二输出压力抓取所述目标物体，所述第二输出压力大于所述第一输出压力。

可选地，在抓取阶段，所述控制所述第一抓手及所述第二抓手释放所述目标物体，包括：

S1、控制所述第一抓手及所述第二抓手以设定的角度释放所述目标物体，检测所述第一抓手与所述目标物体之间的第三压力值及所述第二抓手与所述目标物体之间的第四压力值；

S2、判断所述第三压力值及所述第四压力值是否均达到设定值，若是，转至S4，若否，转至S3；

S3、判断所述第三压力值与所述第四压力值之间的差值是否小于第四阈值，若是，转至S1，若否，控制所述第一抓手及所述第二抓手停止释放所述目标物体并告警；

S4、控制所述机械手移动，以使得所述机械手的执行末端不与所述目标物体接触，完成所述目标物体的释放。

可选地，所述方法还包括：

判断所述机械手的任一控制点的坐标与任一障碍物虚拟墙坐标点的坐标之间的直线距离小于阈值时，控制所述机械手停止动作。

在本发明的第二方面，提供一种随车机械手一键抓取放回自动控制装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储指令，所述指令被所述处理器执行时实现上述的随车机械手一键抓取放回自动控制方法。

在本发明的第三方面，提供一种随车机械手一键抓取放回自动控制***，包括：

上述的随车机械手一键抓取放回自动控制装置；

检测装置，用于检测机械手的执行末端是否接触到目标物体，以及所

述执行末端的第一抓手及第二抓手是否释放所述目标物体。

在本发明的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质上存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的随车机械手一键抓取放回自动控制方法。

本发明上述技术方案通过基于建立障碍物虚拟墙确定机械手的抓取路径及放回路径，有效的避免了机械手在作业过程中与障碍物发生碰撞，保障了机械手作业过程中的安全，同时，定位后通过检测机械手执行末端是否与目标物体接触判断是否执行抓取动作，进一步保证了抓取的安全性，提高了抓取成功率。

本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：

图1是本发明优选实施例提供的一种随车机械手一键抓取放回自动控制方法的方法实施流程图；

图2是本发明优选实施例提供的一种随车机械手一键抓取放回自动控制方法的机械手结构示意图；

图3是本发明优选实施例提供的一种随车机械手一键抓取放回自动控制方法的第一备胎的抓取示意图；

图4是本发明优选实施例提供的一种随车机械手一键抓取放回自动控制方法的图像采集辅助定位示意图；

图5是本发明优选实施例提供的一种随车机械手一键抓取放回自动控制方法的抓取阶段目标物体释放流程图；

图6是本发明优选实施例提供的一种随车机械手一键抓取放回自动控制方法的备胎抓取路径执行流程图；

图7是本发明优选实施例提供的一种随车机械手一键抓取放回自动控制方法的备胎放回路径执行流程图。

附图标记说明

1-第一备胎，2-第二备胎，3-第三备胎，101-转台回转编码器，102-主臂俯仰角度传感器，103-伸缩臂长度传感器，104-折臂俯仰角度传感器，105-执行末端俯仰角度传感器，106-执行末端回转角度传感器，107-左抓手压力传感器，108-右抓手压力传感器，109-位移传感器，110-左抓手角度传感器，111-右抓手角度传感器，112-左抓手接近开关，113-右抓手接近开关，201-第一摄像头，202-第二摄像头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明实施方式中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

如图1所示，在本实施例的第一方面，提供一种随车机械手一键抓取放回自动控制方法，包括：

建立障碍物虚拟墙，基于障碍物虚拟墙构建机械手的抓取路径及放回路径；

抓取阶段：

响应于用户端发送的第一指令，控制机械手移动至目标物体上方，检测机械手的执行末端接触到目标物体后，控制执行末端的第一抓手及第二抓手以预设的第一输出压力抓取目标物体，并依据抓取路径移动机械手至第一目标位置；

控制第一抓手及第二抓手释放目标物体；

放回阶段：

响应于用户端发送的第二指令，控制机械手移动至目标物体上方，检测机械手的执行末端接触到目标物体后，控制第一抓手及第二抓手以第一输出压力抓取目标物体，并依据放回路径移动机械手至第二目标位置；

以及检测第一抓手及第二抓手释放目标物体后，依据放回路径移动机械手至第三目标位置。

如此，本实施例的上述技术方案通过基于建立障碍物虚拟墙确定机械手的定位路径、抓取路径及放回路径，有效的避免了机械手在作业过程中与障碍物发生碰撞，保障了机械手作业过程中的安全，同时，定位后通过检测机械手执行末端是否与目标物体接触判断是否执行抓取动作，进一步保证了抓取的安全性，提高了抓取成功率。

如图2及图3所示，机械手通常由依次连接的转台、主臂、伸缩臂、折臂及执行末端组成，其中，转台用于控制主臂的回转角度，主臂用于带动伸缩臂、折臂及执行末端执行俯仰动作，伸缩臂可以执行伸缩动作，以满足作业需求，增加作业覆盖范围，折臂可以执行并带动执行末端进行俯仰动作，执行末端可以执行回转动作，本实施例中，执行末端包括对称设置的第一抓手及第二抓手，分别为左抓手及右抓手，左抓手及右抓手共同作用以抓取物体，机械手主要包括8个动作模式，分别为转台回转、主臂俯仰、伸缩臂伸/缩、折臂俯仰、执行末端回转、执行末端俯仰、左抓手展开/收拢及右抓手展开/收拢。由于随车机械手的作业区域主要在车辆后舱，车辆后舱又包括方舱、过道舱等不同的类型，使得机械手在作业过程中存在障碍物碰撞的风险，本实施例通过针对不同类型的后舱建立障碍物虚拟墙，并基于障碍物虚拟墙构建机械手的抓取路径及放回路径，使得在构建抓取路径及放回路径时，能避开障碍物虚拟墙，从而避免与障碍物发生碰撞。本实施例的执行主体为控制器，以抓取车辆后舱的三个备胎为例，作业人员需要抓取第一备胎1时，通过遥控器或设置在驾驶室的人机交互装置向控制器发送第一指令，人机交互装置可以是触摸屏，控制器依据第一指令控制空抓状态的机械手的执行末端到达放置在车辆后舱中的第一备胎1的正上方，确定执行末端的位置后，控制器接收检测装置采集的数据，并依据采集到的数据判断执行末端是否与第一备胎1接触，本实施例中的检测装置包括设置在执行末端上的压力传感器及行程开关、设置在左抓手上的左抓手压力传感器107、左抓手接近开关112及左抓手角度传感器110，以及设置在右抓手上的右抓手压力传感器108、右抓手接近开关113及右抓手角度传感器111，控制器依据左抓手角度传感器110及右抓手角度传感器111采集的角度信号数据控制左抓手及右抓手按设定角度展开，当采集到执行末端正下方的行程开关信号及左抓手接近开关112和右抓手的接近开关113的信号时，判断执行末端与第一备胎1接触，同时，控制器还判断执行末端正下方的压力值达到设定阈值时，判定执行末端与第一备胎1紧密接触，此时控制器控制左抓手及右抓手分别以预设的第一输出压力抓取第一备胎1，确定抓取到第一备胎1后，控制器依据设定的安全释放位置及障碍物虚拟墙生成第一备胎1的抓取路径，并控制机械手依据第一备胎1的抓取路径动作，将第一备胎1从车辆上的初始位置抓取至车辆外的安全释放位置，针对不同的目标物体，第一输出压力可以设定不同的范围值，针对抓取备胎，设定的第一输出压力范围应当满足抓取备胎时备胎不会掉落以及不会因为第一输出压力值过大而导致备胎变形。当机械手到达第一目标位置后，控制器控制左抓手及右抓手释放目标物体。放回时，作业人员通过遥控器或人机交互装置向控制器发送第二指令，控制器依据第二指令控制机械手的执行末端到达置于车辆外的第一备胎1的正上方，与抓取过程相同，控制器接收检测装置采集的数据，并依据采集到的数据判断执行末端与第一备胎1接触后，控制左抓手及右抓手以第一输出压力抓取第一备胎1，判断机械手抓取到第一备胎1后，控制器依据设定的第一备胎1的放回位置及障碍物虚拟墙生成放回路径，并依据放回路径移动机械手至第二目标位置，即第一备胎1在车辆后舱中的初始位置，并释放第一备胎1，控制器通过检测装置采集的数据判断左抓手及右抓手释放第一备胎1后，继续依据放回路径将机械手移动至第三目标位置，即设定的安全位置。当目标物体在车上的抓取位置及放回位置固定时，也可以预先构建抓取路径及放回路径。其中，放回路径由两部分构成，第一部分是构建目标物体未被抓取时的初始位置到将目标物体抓取到车辆上的释放位置的路径，第二部分是机械手从目标物体在车辆上的释放位置到机械手的安全位置的路径。

为了保证机械手在按照预设执行路径作业时不会与障碍物发生碰撞，本实施例的建立障碍物虚拟墙，基于障碍物虚拟墙构建机械手的执行路径，包括：

基于所述机械手建立三维坐标系，依据所述三维坐标系建立障碍物虚拟墙坐标点，以使得所有障碍物虚拟墙坐标点构成障碍物虚拟墙；

确定所述机械手的控制点，通过检测组件检测机械手控制点的位置信号，依据机械手控制点的位置信号及所述三维坐标系计算所述控制点的坐标，所述位置信号包括所述控制点的俯仰角度值、回转角度值及伸缩位移量；

依据所述控制点的坐标及所述障碍物虚拟墙构建所述机械手的执行路径，使得所述机械手的任一控制点均不与所述障碍物虚拟墙干涉。

具体的，以机械手的转台在地面的投影为原点建立三维坐标系，根据车辆的具体外形轮廓，基于建立的三维坐标系构建障碍物虚拟墙坐标点，所有的虚拟墙坐标点围合则形成了与车辆外形轮廓对应的障碍物虚拟墙，将所有的障碍物虚拟墙坐标点组成障碍物虚拟墙坐标库存储在与控制器电连接的存储器中，由于车辆不同的后舱类型往往具有固定的形状和尺寸，故，可以针对后舱的不同类型预先建立多套障碍物虚拟墙坐标库，在使用时，只需要通过控制器调用对应的障碍物虚拟墙坐标库即可。为了避免由于机械原因造成的机械手未按照预设执行路径动作，造成机械手与障碍物碰撞，需预先确定机械手的控制点，本实施例以机械手的每个关节点作为控制点，也可以依据实际情况以机械手上的其他点作为控制点，同时，为了避免机械手在回转过程中碰撞驾驶室及后舱挡板，预先计算得到任一控制点在驾驶室及后舱挡板对应高度上的最大回转角度，控制器依据该回转角度限定该控制点在对应高度上的最大回转角度，从而避免机械手与驾驶室或后舱碰撞，进一步保证机械手作业过程的安全。控制器通过与其电连接的检测组件检测机械手各关节点的位置信号，其中，关节点的位置信号包括机械手关节点俯仰角度值、回转角度值及伸缩位移量，以伸缩臂与折臂之间的关节点为例，该关节点的动作包括伸缩位移、俯仰及回转，则该关节点的位置信号包括俯仰角度、回转角度及伸缩位移的长度；以主臂与转台之间的关节点为例，该关节点不执行伸缩位移动作，则该关节点包括俯仰角度、回转角度及伸缩位移的长度，其中，伸缩位移的长度为0，由于转台的坐标已知，主臂的长度已知，则根据伸缩臂的伸缩位移量、俯仰角度值及回转角度值即可得到基于建立的三维坐标系下的伸缩臂与折臂之间关节点的坐标，其他关节点的坐标同理可得。依据确定好的机械手控制点及障碍物虚拟墙坐标点构建机械手的执行路径，使得机械手的任一控制点均不与所述障碍物虚拟墙坐标点的坐标重叠，通过确定各控制点的路径，即可确定机械手的执行路径。

为了消除由于机械磨损、老化导致机械手执行路径偏差造成与障碍物碰撞的安全事故，本实施例的方法还包括：

判断机械手的任一控制点的坐标与任一障碍物虚拟墙坐标点的最小距离小于阈值时，控制机械手停止动作。

当机械手作业时，控制器实时获取检测组件检测到的控制点位置信号并计算各个控制点的当前坐标值，并将得到的坐标值分别与障碍物虚拟墙坐标库中的坐标点进行比对，计算控制点坐标与障碍物虚拟墙坐标点的最小距离，并判断其是否小于预设的阈值，若任一一个控制点的坐标与任一一个障碍物虚拟墙坐标点的坐标之间的直线距离小于预设的阈值，则控制器判断机械手进入危险区域，控制器控制机械手停止动作，以避免碰撞，同时，控制器可通过外接的报警装置进行报警，对工作人员进行提醒。其中，检测组件包括检测主臂回转角度信息的转台回转编码器101、检测主臂俯仰角度的主臂俯仰角度传感器102、检测伸缩臂长度的伸缩臂长度传感器103、检测折臂俯仰角度的折臂俯仰角度传感器104、检测执行末端俯仰角度的执行末端俯仰角度传感器105以及检测执行末端回转角度的执行末端回转角度传感器106等。

为了保证抓取的安全，需要控制抓取位置，使得执行末端的中心点尽量与目标物体的重心在同一轴线上，在机械手执行末端定位过程中，通过在至少两个不同的方向上矫正执行末端的位置以保证抓取位置的准确，因此，在响应于用户端发送的第一指令，控制所述机械手移动至目标物体上方之后，还包括：

从第一方向获取第一图像及从第二方向获取第二图像；

通过第一图像确定机械手的执行末端在第一方向上与目标物体的相对位置，通过第二图像确定机械手的执行末端在第二方向上与目标物体的相对位置；

判断机械手的执行末端在第一方向上的位置与目标物体的相对位置大于第一阈值时，调整机械手的执行末端在第一方向上的位置，以使得机械手的执行末端位置与目标物体的相对位置小于第一阈值；以及

判断机械手的执行末端在第二方向上的位置与目标物体的相对位置大于第一阈值时，调整机械手的执行末端在第二方向上的位置，以使得机械手的执行末端位置与目标物体的相对位置小于第一阈值。

如图4所示，当执行末端到达目标物体正上方后，控制器通过2个互成90度夹角的第一摄像头201及第二摄像头202图像采集辅助执行末端定位，第一摄像头201及第二摄像头202分别获取执行末端与目标物体在两个方向上的第一图像及第二图像，通过轮廓提取、特征点匹配识别执行末端及目标物体，并基于摄像头坐标系获取执行末端及目标物体的轮廓中心点坐标，并将其转换为实际坐标，判断执行末端的轮廓中心点与目标物体的轮廓中心点的水平距离是否大于第一阈值，若大于，则调整执行末端在第一方向上的位置，直至执行末端位置与目标物体的水平距离小于第一阈值。同理，调整执行末端在第二方向上的位置，直至执行末端位置与目标物体的水平距离小于第一阈值，完成执行末端的定位。其中，第一方向与第二方向可以分别是机械手的主视方向及机械手的左视方向，也可以是其他方向，由于机械手长期使用后，其机械性结构可能存在磨损、老化的情况，导致其回转、俯仰动作与设定值发生偏差，为了避免由于机械性能导致的偏差造成抓取位置偏差，在每次执行定位路径时，通过对至少两个不同面进行执行末端定位，依据定位结果调整机械手执行末端的位置，有效的保证了定位的精度，消除了偏差，避免抓取位置发生偏差。

为了避免机械手在抓取过程中出现被抓取物体掉落的情况，在本实施例的一种可选实施方式中，在依据抓取路径移动机械手的过程中，方法还包括：

检测第一抓手与目标物体之间的第一压力值及第二抓手与目标物体之间的第二压力值，以及判断第一压力值与第二压力值之差大于第二阈值时，增大第二抓手的输出压力，以使得第一压力值与第二压力值之差小于第二阈值，其中，第一压力值大于第二压力值。

控制器实时接收由左抓手压力传感器107采集的左抓手与目标物体之间的第一压力值及由右抓手压力传感器108采集的右抓手与目标物体之间的第二压力值，并判断第一压力值与第二压力值之差是否大于第二阈值，若大于，则控制器判定目标物体重心失衡，为了避免目标物体掉落，控制器控制右抓手增大输出压力，以使得第一压力值与第二压力值之差小于第二阈值，从而使得左右抓手压力相对平衡，避免目标物体因重心失衡掉落，其中，第一压力值大于第二压力值。

为了避免机械手在抓取过程中出现被抓取物体掉落的情况，在本实施例的另一种可选实施方式中，在依据抓取路径移动机械手的过程中，方法还包括：

检测机械手的执行末端与目标物体之间的相对位移大于第三阈值时，控制第一抓手与第二抓手以第二输出压力抓取目标物体，第二输出压力大于第一输出压力。

机械手在抓取过程中，控制器实时接收位移传感器109检测到的执行末端与目标物体之间的位移值，当执行末端与目标物体之间的位移值大于第三阈值时，控制左抓手与右抓手以第二输出压力抓取目标物体，第二输出压力大于第一输出压力，使得左抓手及右抓手增大与目标物体的摩擦力，避免目标物体掉落。

机械手依据抓取路径到达设定位置后，还需保证目标物体的安全释放，如图5所示，在抓取阶段，控制第一抓手及第二抓手释放目标物体，包括：

S1、控制第一抓手及第二抓手以设定的角度释放目标物体，检测第一抓手与目标物体之间的第三压力值及第二抓手与目标物体之间的第四压力值；

S2、判断第三压力值及第四压力值是否均达到设定值，若是，转至S4，若否，转至S3；

S3、判断第三压力值与第四压力值之间的差值是否小于第四阈值，若是，转至S1，若否，控制第一抓手及第二抓手停止释放目标物体并告警；

S4、控制机械手移动，以使得所述机械手的执行末端不与所述目标物体接触，完成所述目标物体的释放。。

现有的机械手在释放目标物体时，往往是直接控制左、右抓手展开一定角度实现释放，可能导致由于机械磨损老化造成的展开不到位，从而导致机械手未完全释放目标物体就执行下一动作，同时，在机械手释放物体时，若该物体质量较大，形状不规则，若释放位置地面不平，直接释放可能造成物体翻滚、位移，给周围人员带来了安全隐患，因此，本实施例在释放过程中，以每次设定的角度释放目标物体，控制器在每次释放后接收左抓手与目标物体之间的第三压力值及右抓手与目标物体之间的第四压力值，当第三压力值及第四压力值均达到设定值时，判断左、右抓手已经完全释放了目标物体，若第三压力值及第四压力值中的任一值不为设定值，则判断未完全释放目标物体，此时，判断第三压力值与第四压力值之间的差值是否小于第四阈值，若小于，则按设定的角度执行下一次释放，重复上述过程，直至第三压力值及第四压力值均为设定值时，判断机械手的左抓手及右抓手已经完全释放目标物体，控制器控制机械手的执行末端垂直向上移动，同时根据行程开关反馈的信号判断机械手的执行末端是否完全离开目标物体，直至机械手的执行末端完全离开目标物体，完成目标物体的释放。上述的设定值可以根据实际情况设定。若在释放过程中，第三压力值与第四压力值之间的差值大于第四阈值，说明左抓手与右抓手受力失衡，则控制器判定目标物体存在翻滚、倾倒的危险，控制器控制左抓手及右抓手停止释放目标物体并向用户端发送告警，避免造成安全隐患。如图6及图7所示，分别为抓取第一备胎1、第二备胎2及第三备胎3的路径示意图以及放回第一备胎1、第二备胎2及第三备胎3的路径示意图(图中分别示为胎一、胎2及胎3)，以对抓取第一备胎1的抓取和放回具体执行过程分别进行说明：

第一备胎1的自动抓取流程：

抓取前，使左、右抓手的油缸压力≤5MPa，行程开关及接近开关信号无信号，表示抓手没有抓取任何物体，并确保无总线故障、传感器故障、接近开关故障、行程开关故障、油缸压力开关故障。

所有自动抓取回转至0°动作，设定时间限制70s，主臂自动下放至抓手顶部行程开关接触动作，设定时间限制15s，两者超过时间限制，则报警，并停止动作。左右抓手同步自动收拢至左右抓手油缸压力大于21MPa，设定维持时间大于等于2s，防止脉冲信号干扰。

抓取时，依据预设的抓取路径，依次执行如下步骤：

1)执行动作：主臂变幅至60°(若起始大于等于60°，则变幅不动作)——折臂折叠至与主臂夹角105°(如起始大于等于105°，则折臂不动作)——臂架伸至设定值L1/抓手回转至0°——上车回转至0°——臂架全缩。

2)执行动作：折臂折叠至设定值A1/爪子同步张开至B1。

3)执行动作：主臂下放至设定值C1，至抓手顶部行程开关接触，停止下放(如主臂角度与设定值C1偏差2°，则报警)，此时折臂角度根据主臂角度进行调整，保证主臂是在垂直方向下降。

4)执行动作：左右抓手同步收拢至设定值D1，至左右抓手油缸压力大于21MPa，停止动作——检测左右抓手角度(如左右爪子角度与设定值D1，偏差2°，报警)，检测左右抓手行程开关接触信号，如左右抓手上的接近开关未全部有接触信号，则报警，且左右抓手自动展开至初始角度B1，继续收拢至设定条件，重复检测至达标(设定重复3个回合，如不满足，报警并停止动作，提示抓取失败)。

5)复检检测主臂角度C1、左右抓手角度D1、行程开关信号、左右抓手油缸压力21MPa，如满足条件，主臂起变幅至E1(此时折臂角度根据主臂角度进行调整，保证主臂是在垂直方向上升)，停止动作，并提示抓取成功。

第一备胎1的自动放回流程：

放回前，使抓手油缸压力≥21MPa；行程开关、接近开关有信号，表示抓手已抓胎，确保无总线故障、传感器故障、接近开关故障、行程开关故障及油缸压力开关故障。

放回时，依据预设的执行路径，依次执行如下步骤：

1)执行动作：主臂变幅至60°(如起始大于60°，则变幅不动作)/折叠至与主臂夹角105°(如起始大于105°，则折臂不动作)——臂架伸至设定值L2/抓手回转至0°——上车回转至0°——臂架全缩。

2)执行动作：折臂折叠至H1/主臂下放至I1——自动切入慢档下放动作，至变幅油缸无杆腔压力值为0MPa(此时主臂角度为J1，若差值超过2°则报警，并停止动作，提示放回失败)，此时折臂角度根据主臂角度进行调整，保证主臂是在垂直方向下降。

3)执行动作：左右抓手同步张开至K1(此时左、右抓手行程开关、接近开关无接触信号)——起变幅至N1(此时折臂角度根据主臂角度进行调整，保证主臂是在垂直方向上升)，停止动作，并提示放回成功。

在本发明的第二方面，提供一种随车机械手一键抓取放回自动控制装置，包括存储器和处理器，存储器存储指令，指令被处理器执行时实现上述的随车机械手一键抓取放回自动控制方法。

在本发明的第三方面，提供一种随车机械手一键抓取放回自动控制***，包括：

上述的随车机械手一键抓取放回自动控制装置；

检测装置，用于检测机械手的执行末端是否接触到目标物体，以及所述执行末端的第一抓手及第二抓手是否释放目标物体。

在本发明的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，可读存储介质上存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的随车机械手一键抓取放回自动控制方法。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施方式的方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本发明各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (10)

1.一种随车机械手一键抓取放回控制方法，其特征在于，包括：

建立障碍物虚拟墙，基于所述障碍物虚拟墙构建机械手的抓取路径及放回路径；

抓取阶段：

响应于用户端发送的第一指令，控制所述机械手移动至目标物体上方，检测所述机械手的执行末端接触到所述目标物体后，控制所述执行末端的第一抓手及第二抓手以预设的第一输出压力抓取所述目标物体，并依据所述抓取路径移动所述机械手至第一目标位置；以及

控制所述第一抓手及所述第二抓手释放所述目标物体；

放回阶段：

响应于用户端发送的第二指令，控制所述机械手移动至目标物体上方，检测所述机械手的执行末端接触到所述目标物体后，控制所述第一抓手及所述第二抓手以所述第一输出压力抓取所述目标物体，并依据所述放回路径移动所述机械手至第二目标位置；以及

检测所述第一抓手及所述第二抓手释放所述目标物体后，依据所述放回路径移动所述机械手至第三目标位置。

2.根据权利要求1所述的随车机械手一键抓取放回控制方法，其特征在于，所述建立障碍物虚拟墙，基于所述障碍物虚拟墙构建机械手的执行路径，包括：

基于所述机械手建立三维坐标系，依据所述三维坐标系建立障碍物虚拟墙坐标点，以使得所有障碍物虚拟墙坐标点构成障碍物虚拟墙；

确定所述机械手的控制点，通过检测组件检测机械手控制点的位置信号，依据机械手控制点的位置信号及所述三维坐标系计算所述控制点的坐标，所述位置信号包括所述控制点的俯仰角度值、回转角度值及伸缩位移量；

依据所述控制点的坐标及所述障碍物虚拟墙构建所述机械手的执行路径，使得所述机械手的任一控制点均不与所述障碍物虚拟墙干涉。

3.根据权利要求1所述的随车机械手一键抓取放回控制方法，其特征在于，所述响应于用户端发送的第一指令，控制所述机械手移动至目标物体上方之后，还包括：

从第一方向获取第一图像及从第二方向获取第二图像；

通过所述第一图像确定所述机械手的执行末端在第一方向上与所述目标物体的相对位置，通过所述第二图像确定所述机械手的执行末端在第二方向上与所述目标物体的相对位置；

判断所述机械手的执行末端在所述第一方向上的位置与所述目标物体的相对位置大于第一阈值时，调整所述机械手的执行末端在所述第一方向上的位置，以使得所述机械手的执行末端位置与所述目标物体的相对位置小于所述第一阈值；以及

判断所述机械手的执行末端在所述第二方向上的位置与所述目标物体的相对位置大于所述第一阈值时，调整所述机械手的执行末端在所述第二方向上的位置，以使得所述机械手的执行末端位置与所述目标物体的相对位置小于所述第一阈值。

4.根据权利要求1所述的随车机械手一键抓取放回控制方法，其特征在于，在依据所述抓取路径移动所述机械手的过程中，所述方法还包括：

检测所述第一抓手与所述目标物体之间的第一压力值及所述第二抓手与所述目标物体之间的第二压力值，以及判断所述第一压力值与所述第二压力值之差大于第二阈值时，增大所述第二抓手的输出压力，以使得所述第一压力值与所述第二压力值之差小于所述第二阈值，其中，所述第一压力值大于所述第二压力值。

5.根据权利要求1所述的随车机械手一键抓取放回控制方法，其特征在于，在依据所述抓取路径移动所述机械手的过程中，所述方法还包括：

检测所述机械手的执行末端与所述目标物体之间的相对位移大于第三阈值时，控制所述第一抓手与所述第二抓手以第二输出压力抓取所述目标物体，所述第二输出压力大于所述第一输出压力。

6.根据权利要求1所述的随车机械手一键抓取放回控制方法，其特征在于，在抓取阶段，所述控制所述第一抓手及所述第二抓手释放所述目标物体，包括：

S1、控制所述第一抓手及所述第二抓手以设定的角度释放所述目标物体，检测所述第一抓手与所述目标物体之间的第三压力值及所述第二抓手与所述目标物体之间的第四压力值；

S2、判断所述第三压力值及所述第四压力值是否达到设定值，若是，转至S4，若否，转至S3；

S3、判断所述第三压力值与所述第四压力值之间的差值是否小于第四阈值，若是，转至S1，若否，控制所述第一抓手及所述第二抓手停止释放所述目标物体并告警；

S4、控制所述机械手移动，以使得所述机械手的执行末端不与所述目标物体接触，完成所述目标物体的释放。

7.根据权利要求2所述的随车机械手一键抓取放回控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断所述机械手的任一控制点的坐标与任一障碍物虚拟墙坐标点的坐标之间的直线距离小于阈值时，控制所述机械手停止动作。

8.一种随车机械手一键抓取放回控制装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器存储指令，所述指令被所述处理器执行时实现权利要求1～7中任意一项权利要求所述的随车机械手一键抓取放回控制方法。

9.一种随车机械手一键抓取放回控制***，其特征在于，包括：权利要求8所述的随车机械手一键抓取放回控制装置；

检测装置，用于检测机械手的执行末端是否接触到目标物体，以及所述执行末端的第一抓手及第二抓手是否释放所述目标物体。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行权利要求1～7中任意一项权利要求所述的随车机械手一键抓取放回控制方法。

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