(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210300991.X (22)申请日 2022.03.25 (71)申请人 山东大学 地址 250061 山东省济南市历下区经十路 17923号 (72)发明人 宋锐　付天宇　李凤鸣　王艳红　 宋洁心　崔涛　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 张庆骞 (51)Int.Cl. G06T 7/90(2017.01) G06T 7/50(2017.01) G06T 7/194(2017.01) G06T 7/13(2017.01)G06V 10/762(2022.01) G06K 9/62(2022.01) G06V 10/82(2022.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) D06C 3/00(2006.01) (54)发明名称 基于启发式的机器人柔性织物展平方法及 系统 (57)摘要 本发明涉及基于启发式的机器人柔性织物 展平方法及系统， 包括以下步骤： 获取织物的图 像信息并预处理， 从预处理后的图像中筛选出织 物的最大褶皱， 得到最大褶皱的长度信息和中心 点位置； 在每个机器人展平动作周期内， 沿最大 褶皱的垂直平分线方向， 控制机器人抓取距离最 大褶皱中心点最近的一个角， 拖拽最大褶皱长度 一半的距离； 判断织物状态是否平整， 否则重复 上述步骤， 是则完成织物展平。 受人工展平褶皱 操作的启发， 可以对织物变形操作进行定量描述 且可以适用于不同类型的织物展平操作。 权利要求书1页 说明书7页 附图1页 CN 114723831 A 2022.07.08 CN 114723831 A 1.基于启发式的机器人柔 性织物展平方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 获取织物 的图像信息并预处理， 从预处理后的图像中筛选出织物的最大褶皱， 得到最 大褶皱的长度信息和中心点 位置； 在每个展平动作周期内， 沿织物最大褶皱的垂直平分线方向， 使机器人抓取织物上距 离最大褶皱中心点 最近的一个角， 拖拽最大褶皱长度一半的距离； 判断织物状态是否平整， 否则重复上述 步骤， 是则完成织物展平。 2.如权利要求1所述的基于启发式的机器人柔性织物展平方法， 其特征在于： 获取织物 的图像信息并预处 理的过程， 包括， 获取织物当前环境的彩色图像与深度图像。 3.如权利要求2所述的基于启发式的机器人柔性织物展平方法， 其特征在于： 获取织物 的图像信息并预处理的过程， 还包括， 利用训练好的模型从织物彩色图像中分割 出织物前 景图像。 4.如权利要求3所述的基于启发式的机器人柔性织物展平方法， 其特征在于： 获取织物 的图像信息并预处理的过程， 还包括， 利用训练好的模型从织物前景图像中提取织物的操 作特征， 织物的操作特 征包括织物的角位置和织物边 缘的位置 。 5.如权利要求1所述的基于启发式的机器人柔性织物展平方法， 其特征在于： 从预处理 后的图像中筛 选出织物的最大褶皱， 得到最大褶皱的长度信息和中心点 位置， 具体为： 基于织物深度图像利用滤波器提取褶皱 像素； 利用区分褶皱的阈值和褶皱距离阈值对提取 出的褶皱 像素聚类形成褶皱簇； 选择像素最多的褶皱簇为最大褶皱， 获取最大褶皱 中像素x轴， y轴的最大值与最小值， 得到最大褶皱的端点 位置、 长度以及中点 位置。 6.如权利要求1所述的基于启发式的机器人柔性织物展平方法， 其特征在于： 机器人抓 取织物拖拽期间， 机 械人的拖拽力大于织物的滑动摩擦力。 7.如权利要求1所述的基于启发式的机器人柔性织物展平方法， 其特征在于： 判断织物 状态是否平整， 包括： 获取织物轮廓区域内像素点个数n， 设织物完全展开的情况下， 轮廓区域内像素点个数 为N， 则织物的平整度重合度为 n/N； 当织物的平整度重合度大于95％时， 认为 织物已经平整。 8.基于权利要求1 ‑7中任一项所述方法实现柔 性织物展平的系统， 其特 征在于： 包括： 分别与控制器连接的图像检测模块、 拉力检测模块和机器人； 图像检测模块采集织物 的彩色与深度图像信息， 提取图像的操作特征与变形特征； 拉力检测模块利用机器人末端 执行器的六维力传感器检测织物展平过程中的张力； 控制器根据织物的操作与变形特征输 出机器人末端执 行器的位姿， 带动末端执 行器抓取织物进行展平动作。 9.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 该程序被处理器执 行时实现如权利要求1 ‑7中任一项所述的基于启发式的机器人柔性织物展平方法中的步 骤。 10.一种计算机设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计 算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求 1‑7中任一项 所述的基 于启发式的机器人柔 性织物展平方法中的步骤。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114723831 A 2基于启发式的机 器人柔性织物展平方 法及系统 技术领域 [0001]本发明涉及自动控制技术领域， 具体为基于启发式的机器人柔性织物展平方法及 系统。 背景技术 [0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息， 不必然构成在先技 术。 [0003]织物的生产过程中， 需要对织物展开成指定状态才能对其进行检测和操作， 但由 于织物具有高柔性、 低摩 擦以及材料各项异性的特点， 并且存在自遮挡等问题， 使 得利用机 器人展平织物时， 难以精准、 可靠的对其变形进行感知与操作。 [0004]目前利用机器人抓取织物进行展平的系统中， 大部分通过传统的计算机视觉方法 完成织物的识别和感知， 需要进行大量的预处理以及结构化配置， 难以准确表征织物的状 态。 系统的机器人运动控制部分也多 是通过硬编码等方式操作织物， 鲁棒性较差， 这使得机 器人难以自主的应对织物展平等操作任务。 发明内容 [0005]为了解决上述背景技术中存在的技术问题， 本发明提供基于启发式的机器人柔性 织物展平方法及系统， 受人工展平褶皱操作的启发， 控制机器人的动作， 可以对织物变形操 作进行定量描述且可以适用于不同类型的织物展平操作。 [0006]为了实现上述目的， 本发明采用如下技 术方案： [0007]本发明的第一个方面提供基于启发式的机器人柔性织物展平方法， 包括以下步 骤： [0008]获取织物的图像信息并预处理， 从预处理后的图像中筛选出织物的最大褶皱， 得 到最大褶皱的长度信息和中心点 位置； [0009]在每个展平动作周期内， 沿织物最大褶皱 的垂直平分线方向， 使机器人抓取织物 上距离最大褶皱中心点 最近的一个角， 拖拽最大褶皱长度一半的距离； [0010]判断织物状态是否平整， 否则重复上述 步骤， 是则完成织物展平。 [0011]获取织物的图像信息并预处 理的过程， 包括： [0012]获取织物当前环境的彩色图像与深度图像； [0013]利用训练好的模型从织物彩色图像中分割出织物前 景图像； [0014]利用训练好的模型从织物前景图像中提取织物的操作特征， 包括织物的角位置和 织物边缘的位置 。 [0015]从预处理后的图像中筛选出织物的最大褶皱， 得到最大褶皱的长度信息和中心点 位置， 包括： [0016]基于织物深度图像利用滤波器提取褶皱 像素； [0017]利用区分褶皱的阈值和褶皱距离阈值对提取 出的褶皱 像素聚类形成褶皱簇；说　明　书 1/7 页 3 CN 114723831 A 3