CN111113411A - 一种基于二维码识别的机器人控制方法、***及机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于二维码识别的机器人控制方法、***及机器人，在机器人标定的坐标系上设定二维码识别点，通过二维码识别算法识别设置在机器人上设定识别点的二维码信息，识别二维码信息并解码到控制器中控制机器人的机械臂进行动作。在标定坐标系中，将物体的种类、位置坐标等信息编码成QR码二维码，实现目标物的抓取和分类，解决当前机器人关节定位不是很准的现状，在保持精确定位的同时，优化运动轨迹实现提高操作速度的效果。
Description
技术领域
本发明涉及机器人控制技术领域，具体涉及一种基于二维码识别的机器人控制方法、***及机器人。
背景技术
自传统工业机器人诞生以来，机器人技术在短短的60年内便取得了显著的进步。如今，机器人已经不再受限于工业应用，它的研究重点和发展方向更趋向于日常生活的应用，如餐饮、迎宾、娱乐、陪伴等。
在工业机器人控制领域中，越来越对关节结构控制的稳定性、灵活性、模块化、集成化等提出了更高的要求。现阶段，工业机器人广泛应用于各个生产领域，但是，在机器人关节或者机械臂的精确定位、优化机器人关节的运动轨迹等方面还面临着极大地挑战。
目前，大部分机器人主要采用精密减速机和伺服电机配合来保证运动精度，并按事先示教的路径轨迹运动。但由于加工制造高精度的精密减速机对加工设备及工艺水平要求极高，且制造成本也很难控制，并且由于机械不可逆的机械磨损，随着使用年限的增加，其精度会逐渐降低，进而严重影响机器人的性能。另外，随着工业自动化水平的不断提高，机器人和工厂流水线的配合越来越必要。由于目标物体随着流水线一起运动，其摆放位置和角度并不固定，目前机器人基于示教的按固定轨迹运动的方式基本无法胜任流水线式的工作方式。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种基于二维码识别的机器人控制方法，將二维码识别技术与控制器结合模块化，并在多次定位训练下实现运动轨迹最优，实现目标的精确定位，从而实现提高操作速度的效果。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于二维码识别的机器人控制方法，在机器人标定的坐标系上设定二维码识别点，通过二维码识别算法识别设置在机器人上设定识别点的二维码信息，识别二维码信息并解码到控制器中控制机器人的机械臂进行动作。在标定坐标系中，将物体的种类、位置坐标等信息编码成QR码二维码，实现目标物的抓取和分类，解决当前机器人关节定位不是很准的现状，在保持精确定位的同时，优化运动轨迹实现提高操作速度的效果。
进一步的，所述识别二维码信息并解码到控制器中控制机器人的机械臂进行动作具体为：识别二维码信息并解码到采用CP-nets结合模糊PID控制算法的控制器中，控制器控制机械臂动作，检测定位是否准确，若判断定位准确，进而进入设定时间的判定。基于CP-nets研究人手臂的轨迹以及求解的腕关节运动偏好模型，对人类运动偏好特征进行分析，然后将其应用于工业机器人手臂，鉴于六轴机器人与人关节结构有一定的相似性,可以实现机器人关节的最优轨迹控制，减小机械损耗；结合模糊PID控制，该算法可以实现机器人远离偏差，保证机器人关节稳定可靠运行，两者结合可以实现在最优轨迹控制的基础上的关节稳定。
进一步的，所述识别二维码信息并解码到控制器中控制机器人的机械臂进行动作具体为：识别二维码信息并解码到采用CP-nets结合模糊PID控制算法的控制器中，控制器控制机械臂动作，检测定位是否准确，若判断定位不准确，则返回二维码重新识别控制。通过对二维码设定点进行多次训练识别，检测到定位不准确返回识别步骤重复定位直到定位准确为止，保证了识别控制的精确。
进一步的，所述进入设定时间的判定具体为：检测识别控制时间t，若t≤t1,则结束机器人的控制，t1为预设的标准时间值。设定一个标准时间值，当识别控制时间小于或等于标准时间，表明机器人可以在规定时间内完成相应的操作，则认为识别控制完成。
进一步的，所述进入设定时间的判定具体为：检测识别控制时间t，若t＞t1,则返回二维码重新识别控制。当识别控制时间超过标准时间，表明机器人识别控制的时间过长，不能达到标准要求，需要重新识别控制，直到时间在标准范围内，保证了机器人的工作效率稳定且高效。
一种基于二维码识别的机器人控制***，包括二维码识别模块、控制器模块、处理器模块和驱动器模块，所述二维码识别模块用于识别识别点的二维码信息并解码为数字信号传输到控制器模块，所述控制器模块发送相关指令至处理器模块，所述处理器模块采用算法分析计算机器人的相关运行参数并发送至驱动器模块，所述驱动器模块用于驱动机器人各关节运动。
进一步的，所述处理器模块采用CP-nets和模糊PID控制算法分析计算机器人各关节的运行参数。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器调用时实现以上任一项所述的基于二维码识别的机器人控制方法。
一种机器人，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器调用时实现以上任一项所述的基于二维码识别的机器人控制方法。
本发明提供的一种基于二维码识别的机器人控制方法、***及机器人的有益效果在于：用CP-nets结合PID控制算法，可实现最符合人类运动偏好的轨迹，减少机械损耗；在实现精确定位后，验证控制算法的可靠性和有效性；最后在保证精确定位的同时，实现操作速度的提高。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为本发明***结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。
实施例1：一种基于二维码识别的机器人控制方法。
如图1所示，一种基于二维码识别的机器人控制方法，具体步骤如下：
在工业机器人的标定坐标系下（机器人底座为坐标系的设定原点）设定二维码识别点，二维码设置在物体的表面，一般设定在物体表面正中间；在识别过程中，光学扫描器与目标处于相对位置，使用事先布置好的二维码时，位置相对确定；
通过二维码识别技术将信息解码到采用CP-nets结合模糊PID控制算法的控制器中，控制机械臂进行动作，对关节结构的运动轨迹进行优化，达到减小机械磨损，提高关节的运动速度；如果没有实现精确定位，返回到二维码重新识别、重新控制运动关节的步骤，直到达到设定操作用时标准。
二维码识别技术具体为：二维码的编码过程就是将储存信息进行矩阵式数字表示，黑白矩阵表示二进制（1和0）数据，黑白像素在矩阵中的不同分布来进行编码；解码过程是编码的逆过程，通过光电扫描器进行二维码识别确定矩阵二维码的信息内容。
本实施例中，將二维码识别技术与工业机器人控制器结合，并采用用CP-nets和模糊PID控制算法，基于CP-nets研究人手臂的轨迹以及求解的腕关节运动偏好模型，对人类运动偏好特征进行分析，然后将其应用于工业机器人手臂，鉴于六轴机器人与人关节结构有一定的相似性,可以实现机器人关节的最优轨迹控制，减小机械损耗；结合模糊PID控制，该算法可以实现机器人远离偏差，保证机器人关节稳定可靠运行，两者结合可以实现在最优轨迹控制的基础上的关节稳定。
实施例2：一种基于二维码识别的机器人控制***。
如图2所示，一种基于二维码识别的机器人控制***，包括二维码识别模块、DSP控制器模块、ARM处理器模块和伺服驱动器模块，二维码识别模块，将手机端的二维码识别技术引入到工业机器人领域，实现解码下的目标点的坐标，将解码后的数字信号传输到DSP控制器模块中，DSP控制器模块將主控制指令给到ARM处理器模块，ARM处理器模块采用CP-nets和模糊PID控制算法，CP-nets倾向于求得最符合人类运动偏好的轨迹，可以在路径选择上实现减小机械损耗的效果，而模糊PID控制算法在于控制调节机械关节的运动稳定性与精准性；最后ARM处理器模块将控制信息传到伺服驱动器模块以最终驱动各关节自由度的伺服电机。
在本实施例中，二维码识别技术结合CP-nets和模糊PID控制算法，以期实现关节轨迹运动优化，实现机器人关节目标精确定位、实现提高关节操作速度，并以验证控制算法的可靠性和有效性。
实施例3：一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器调用时实现实施例1所述的基于二维码识别的机器人控制方法。
实施例4：一种机器人。
一种机器人，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器调用时实现实施例1所述的基于二维码识别的机器人控制方法。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (9)
1.一种基于二维码识别的机器人控制方法，其特征在于，在机器人标定的坐标系上设定二维码识别点，通过二维码识别算法识别设置在机器人上设定识别点的二维码信息，识别二维码信息并解码到控制器中控制机器人的机械臂进行动作。
2.如权利要求1所述的基于二维码识别的机器人控制方法，其特征在于，所述识别二维码信息并解码到控制器中控制机器人的机械臂进行动作具体为：识别二维码信息并解码到采用CP-nets结合模糊PID控制算法的控制器中，控制器控制机械臂动作，检测定位是否准确，若判断定位准确，进而进入设定时间的判定。
3.如权利要求1所述的基于二维码识别的机器人控制方法，其特征在于，所述识别二维码信息并解码到控制器中控制机器人的机械臂进行动作具体为：识别二维码信息并解码到采用CP-nets结合模糊PID控制算法的控制器中，控制器控制机械臂动作，检测定位是否准确，若判断定位不准确，则返回二维码重新识别控制。
4.如权利要求2所述的基于二维码识别的机器人控制方法，其特征在于，所述进入设定时间的判定具体为：检测识别控制时间t，若t≤t1,则结束机器人的控制，t1为预设的标准时间值。
5.如权利要求4所述的基于二维码识别的机器人控制方法，其特征在于，所述进入设定时间的判定具体为：检测识别控制时间t，若t＞t1,则返回二维码重新识别控制。
6.一种基于二维码识别的机器人控制***，其特征在于，包括二维码识别模块、控制器模块、处理器模块和驱动器模块，所述二维码识别模块用于识别识别点的二维码信息并解码为数字信号传输到控制器模块，所述控制器模块发送相关指令至处理器模块，所述处理器模块采用算法分析计算机器人的相关运行参数并发送至驱动器模块，所述驱动器模块用于驱动机器人各关节运动。
7.如权利要求6所述的基于二维码识别的机器人控制***，其特征在于，所述处理器模块采用CP-nets和模糊PID控制算法分析计算机器人各关节的运行参数。
8.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器调用时实现权利要求1-5任一项所述的基于二维码识别的机器人控制方法。
9.一种机器人，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器调用时实现权利要求1-5任一项所述的基于二维码识别的机器人控制方法。
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