一種用于地埋式垃圾箱的機械手控制方法及其對接系統與流程
1.本發明涉及機械手控制技術領域，尤其涉及一種用于地埋式垃圾箱的機械手控制方法及其對接系統。
背景技術：
2.地埋式垃圾箱具有美觀衛生且占地面積小等特點，目前已在一些城市進行推廣，然而由于垃圾箱置于地下，需要起降裝置將其升起后才可以進行人工清倒或借助清運車清倒，因而相比傳統垃圾箱提升了造價成本。
3.中國專利公開號：cn208323364u公開了一種垃圾桶智能機器人，它屬于機器人技術領域，包括頭部、軀干、手臂、桶體、轉向輪、驅動輪、麥克風、wtk690024p語音識別模塊、無線數據收發器、超聲波傳感器、arduinounor3控制器、紅外傳感器、電機驅動器、電機、光電檢測模塊、支架、底座、plc控制器、電缸驅動器ⅰ、電缸驅動器ⅱ、電缸ⅰ、滑塊ⅰ、電缸ⅱ、滑塊ⅱ、套環、鉸接軸，通過超聲波傳感器、語音識別模塊對人體語音的識別轉換并確定位置和最優路徑，通過紅外傳感器和電機的使用，機器人實現蔽障功能從而到達發出指令位置，便于人們投放垃圾，通過對電缸組合和機械結構的運用，實現了垃圾桶的清倒，由此可見，所述一種垃圾桶智能機器人存在以下問題：1、不能對不同地理位置的多個地埋式垃圾箱進行統一管理。
4.2、不能準確對接垃圾清運車對區域內的地埋式垃圾箱進行清運。
5.3、不能精準控制垃圾清運車的機械手對地埋式垃圾箱進行清倒。
技術實現要素：
6.為此，本發明提供一種用于地埋式垃圾箱的機械手控制方法及其對接系統，用以克服現有技術中不能對不同地理位置的多個地埋式垃圾箱進行統一管理以及不能精準控制垃圾清運車的機械手對地埋式垃圾箱進行清倒的問題。
7.為實現上述目的，本發明一方面提供一種用于地埋式垃圾箱的機械手控制方法，包括：s1、中控服務器的指令發送單元向各地埋式垃圾箱發送狀態查詢指令；s2、各所述地埋式垃圾箱中第一控制模塊的第一無線通訊單元接收到所述狀態查詢指令時，第一控制模塊的數據獲取單元獲取所述地埋式垃圾箱的狀態數據，所述第一無線通訊單元將所述地埋式垃圾箱的狀態數據發送給所述中控服務器；s3、所述中控服務器的指令接收單元接收各所述地埋式垃圾箱的狀態數據，所述中控服務器的數據處理單元根據各所述地埋式垃圾箱的重量和垃圾距所述地埋式垃圾箱的箱蓋的距離計算各所述地埋式垃圾箱的清倒參量；s4、所述數據處理單元根據所述清倒參量確定是否將所述地埋式垃圾箱添加至垃圾箱清倒列表，所述指令發送單元在添加所述地埋式垃圾箱完成時將垃圾箱清倒列表下發至機械手中的第二控制模塊；
s5、所述第二控制模塊的第二無線通訊單元在垃圾清運車行進至所述垃圾箱清倒列表中的各地埋式垃圾箱時向所述第一控制模塊發送箱蓋開啟指令；s6、所述第二控制模塊的第二控制執行單元控制機械手對所述地埋式垃圾箱進行清倒。
8.進一步地，在所述s3中，所述數據處理單元根據以下公式計算所述地埋式垃圾箱的清倒參量gi，其中di表示第i個地埋式垃圾箱的重量，da1表示第一預設重量，α表示地埋式垃圾箱的重量的影響權重，li表示第i個地埋式垃圾箱的第一距離，l10表示預設距離，β表示第一距離的影響權重。
9.進一步地，當所述數據處理單元計算所述清倒參量完成時，所述數據處理單元根據所述清倒參量gi與預設清倒參量g0的對比結果確定所述地埋式垃圾箱是否需要清倒，若gi≥g0，所述中控服務器確定第i個地埋式垃圾箱需要清倒并將該地埋式垃圾箱添加至垃圾清倒箱列表；若gi＜g0，所述中控服務器確定第i個地埋式垃圾箱不需要清倒。
10.進一步地，在所述s6中，當所述第二控制執行單元控制機械手對所述地埋式垃圾箱進行清倒時，所述第二控制模塊獲取視覺傳感裝置拍攝的開啟所述箱蓋后的第一圖像，所述圖像分析單元根據所述第一圖像確定所述地埋式垃圾箱的位置，所述第二控制執行單元控制所述機械手移動至對應的所述地埋式垃圾箱的位置進行夾取。
11.進一步地，當所述第二控制執行單元控制所述機械手移動至對應的所述地埋式垃圾箱的位置進行夾取時，所述第二控制執行單元根據需要清倒的所述地埋式垃圾箱的重量di與預設重量的對比結果確定機械手咬合檔位，其中所述第二控制執行單元設有第二預設重量da2、第三預設重量da3、第一咬合檔位y1、第二咬合檔位y2以及第三咬合檔位y3，其中da1＜da2＜da3，y1＜y2＜y3，若di＜da2，所述第二控制執行單元確定機械手咬合檔位為y1；若da2≤di＜da3，所述第二控制執行單元確定機械手咬合檔位為y2；若da3≤di，所述第二控制執行單元確定機械手咬合檔位為y3。
12.進一步地，當所述第二控制執行單元確定所述機械手咬合檔位完成時，所述圖像分析單元獲取所述視覺傳感裝置拍攝的所述地埋式垃圾箱的第二圖像，所述圖像分析單元根據所述第二圖像確定所述地埋式垃圾箱中垃圾的第一面積s1，所述第二控制執行單元通過以下公式計算垃圾箱移動參量f，其中s10表示預設面積，表示地埋式垃圾箱的重量在移動時的影響權重，θ表示第一面積的影響權重。
13.進一步地，當所述第二控制執行單元計算所述垃圾箱移動參量完成時，根據所述垃圾箱移動參量f與預設移動參量的對比結果確定機械手的第一伸縮機構的初始上升速度以及機械手的旋轉底盤的初始旋轉速度，
其中所述第二控制執行單元設有第一預設移動參量f1、第二預設移動參量f2、第一升降速度v1、第二上升速度v2、第三上升速度v3、第一旋轉速度q1、第二旋轉速度q2以及第三旋轉速度q3，其中f1＜f2，v1＜v2＜v3，q1＜q2＜q3，若f＜f1，所述第二控制執行單元確定所述初始上升速度為v1，所述初始旋轉速度為q1；若f1≤f＜f2，所述第二控制執行單元確定所述初始上升速度為v2，所述初始旋轉速度為q2；若f2≤f，所述第二控制執行單元確定所述初始上升速度為v3，所述初始旋轉速度為q3。
14.進一步地，當所述第二控制執行單元確定所述初始上升速度和初始旋轉速度完成時，所述圖像分析單元獲取所述視覺傳感裝置拍攝的所述地埋式垃圾箱在上升過程中的第三圖像，所述圖像分析單元根據所述第三圖像確定所述地埋式垃圾箱中垃圾的第二面積s2，所述第二控制執行單元計算所述第二面積s2與所述第一面積s1的第一差值
△
sa，并根據該第一差值與預設差值的對比結果對所述初始上升速度進行調節，其中
△
sa=s2-s1，其中所述第二控制執行單元設有第一預設差值
△
s1、第二預設差值
△
s2、第一上升速度調節系數kv1、第二上升速度調節系數kv2以及第三上升速度調節系數kv3，
△
s1＜
△
s2，0.5＜kv3＜kv2＜kv1＜1，若
△
sa＜
△
s1，所述第二控制執行單元確定采用第一上升速度調節系數kv1對所述初始上升速度進行調節；若
△
s1≤
△
sa＜
△
s2，所述第二控制執行單元確定采用第二上升速度調節系數kv2對所述初始上升速度進行調節；若
△
s2≤
△
sa，所述第二控制執行單元確定采用第三上升速度調節系數kv3對所述初始上升速度進行調節；若所述第二控制執行單元采用第j上升速度調節系數kvj對所述初始上升速度進行調節時，所述第二控制執行單元將調節后的初始上升速度記為v4，v4=ve
×
kvj，其中j=1，2，3，e=1，2，3。
15.進一步地，當所述第二控制執行單元在所述初始上升速度調節完成時，所述圖像分析單元獲取所述視覺傳感裝置拍攝的所述地埋式垃圾箱在旋轉過程中的第四圖像，所述圖像分析單元根據所述第四圖像確定所述地埋式垃圾箱中垃圾的第三面積s3，所述第二控制執行單元計算所述第三面積s3與所述第二面積s2的第二差值
△
sb，并根據該第二差值與預設差值的對比結果對所述初始旋轉速度進行調節，其中
△
sb=s3-s2，其中所述第二控制執行單元設有第一旋轉速度調節系數kq1、第二旋轉速度調節系數kq2以及第三旋轉速度調節系數kq3，0.5＜kq3＜kq2＜kq1＜1，若
△
sb＜
△
s1，所述第二控制執行單元確定采用第一旋轉速度調節系數kq1對所述初始旋轉速度進行調節；若
△
s1≤
△
sb＜
△
s2，所述第二控制執行單元確定采用第二旋轉速度調節系數kq2對所述初始旋轉速度進行調節；若
△
s2≤
△
sb，所述第二控制執行單元確定采用第三旋轉速度調節系數kq3對所述初始旋轉速度進行調節；
若所述第二控制執行單元采用第u旋轉速度調節系數kqu對所述初始旋轉速度進行調節時，所述第二控制執行單元將調節后的初始旋轉速度記為q4，q4=qz
×
kqu，其中u=1，2，3，z=1，2，3。
16.本發明另一方面本發明提供一種應用上述控制方法的對接系統，包括：重力感應裝置，其設置在地埋式垃圾箱內部，用以提供地埋式垃圾箱的重量；紅外測距裝置，其設置在所述地埋式垃圾箱的箱蓋上，用以獲取所述地埋式垃圾箱內的垃圾距所述箱蓋的第一距離；箱蓋啟閉裝置，其設置在所述箱蓋的連接軸上，用以控制所述箱蓋的啟閉；中控服務器，包括用以接收所述地埋式垃圾箱的狀態數據的指令接收單元，與所述指令接收單元連接的用以對接收到的指令進行處理的數據處理單元，與所述數據處理單元連接的用以根據數據處理單元的處理結果發送清倒指令的指令發送單元；第一控制模塊，其設置在所述地埋式垃圾箱內，包括分別與所述紅外測距裝置和所述重力感應裝置連接的用以獲取地埋式垃圾箱的所述重量和所述第一距離的數據獲取單元，與所述箱蓋啟閉裝置連接的用以控制所述箱蓋完成啟閉動作的第一控制執行單元，以及分別與數據獲取單元和第一控制執行單元連接的用以與所述中控服務器進行數據交互的第一無線通訊單元；視覺傳感裝置，其設置在垃圾清運車的所述機械手上，用以拍攝所述地埋式垃圾箱的圖像；第二控制模塊，其設置在所述垃圾清運車上，包括與所述中控服務器進行數據交互的第二無線通訊單元，與視覺傳感裝置連接的用以對視覺傳感裝置拍攝的地埋式垃圾箱的圖像進行分析的圖像分析單元，以及與圖像分析單元連接的用以對機械手進行控制的第二控制執行單元。
17.與現有技術相比，本發明的有益效果在于，本發明中的中控服務器確定地埋式垃圾箱的清倒參量和垃圾箱清倒列表后通過指令發送單元將垃圾箱清倒列表下發至機械手中的第二控制模塊，第二控制模塊的第二無線通訊單元在垃圾清運車行進至垃圾箱清倒列表中的各地埋式垃圾箱時向第一控制模塊發送箱蓋開啟指令，第二控制模塊的第二控制執行單元控制機械手對地埋式垃圾箱進行清倒，實現了對不同地理位置的地埋式垃圾箱的統一管理，保證了控制機械手對地埋式垃圾箱進行清倒的精準度，提高了對接垃圾清運車對區域內的地埋式垃圾箱清運的工作效率。
18.進一步地，所述數據處理單元計算所述地埋式垃圾箱的清倒參量，提高了獲取需要清倒的垃圾箱列表的精度，當所述數據處理單元計算所述清倒參量完成時，所述數據處理單元根據所述清倒參量與預設清倒參量的對比結果確定所述地埋式垃圾箱是否需要清倒，從而保證了對接垃圾清運車對區域內的地埋式垃圾箱進行清運的準確性。
19.進一步地，當所述第二控制模塊的第二控制執行單元控制機械手對所述地埋式垃圾箱進行清倒時，所述第二控制模塊獲取視覺傳感裝置拍攝的開啟所述箱蓋后的第一圖像，所述圖像分析單元根據所述第一圖像確定所述地埋式垃圾箱的位置，所述第二控制執行單元控制所述機械手移動至對應的所述地埋式垃圾箱的位置進行夾取，從而提高了控制機械手對地埋式垃圾箱進行夾取清倒的精準性。
20.進一步地，當所述第二控制執行單元控制所述機械手移動至對應的所述地埋式垃
圾箱的位置進行夾取時，根據需要清倒的地埋式垃圾箱的重量與預設重量的對比結果確定機械手咬合檔位，保證了機械手進行清倒作業時的穩定性。
21.進一步地，當所述第二控制執行單元確定所述機械手咬合檔位完成時，所述圖像分析單元獲取所述視覺傳感裝置拍攝的所述地埋式垃圾箱的第二圖像，所述圖像分析單元根據所述第二圖像確定所述地埋式垃圾箱中垃圾的第一面積，所述第二控制執行單元計算垃圾箱移動參量，并根據所述垃圾箱移動參量與預設移動參量的對比結果確定機械手的第一伸縮機構的初始上升速度以及機械手旋轉底盤的初始旋轉速度，進一步保證了機械手進行清倒作業時的穩定性。
22.進一步地，當所述第二控制執行單元確定所述初始上升速度和初始旋轉速度完成時，所述圖像分析單元獲取所述視覺傳感裝置拍攝的所述地埋式垃圾箱在上升過程中的第三圖像，所述圖像分析單元根據所述第三圖像確定所述地埋式垃圾箱中垃圾的第二面積，所述第二控制執行單元計算所述第二面積與所述第一面積的第一差值，并根據該第一差值與預設差值的對比結果對所述初始上升速度進行調節，進一步保證了機械手進行清倒作業時的穩定性。
23.進一步地，當所述第二控制執行單元在所述初始上升速度調節完成時，所述圖像分析單元獲取所述視覺傳感裝置拍攝的所述地埋式垃圾箱在旋轉過程中的第四圖像，所述圖像分析單元根據所述第四圖像確定所述地埋式垃圾箱中垃圾的第三面積，所述第二控制執行單元計算所述第三面積與所述第二面積的第二差值，并根據該第二差值與預設差值的對比結果對所述初始旋轉速度進行調節，進一步提高了機械手進行清倒作業時的穩定性，實現了控制機械手對地埋式垃圾箱進行精準清倒，提高了對接垃圾清運車對區域內的地埋式垃圾箱進行清運的工作效率。
附圖說明
24.圖1為本發明實施例的用于地埋式垃圾箱的機械手控制方法的流程圖；圖2為本發明實施例的應用機械手控制方法的對接系統的邏輯框圖；圖3為本發明實施例的應用機械手控制方法的對接系統的第一控制模塊的邏輯框圖；圖4為本發明實施例的應用機械手控制方法的對接系統的第二控制模塊連接關系示意圖；圖5為本發明實施例的機械手結構示意圖；圖6為本發明實施例的地埋式垃圾箱結構示意圖；各圖中，1-機械手、2-機械手旋轉機構、3-視覺傳感裝置、4-第一伸縮機構、5-第一驅動機構、6-第二伸縮機構、7-第二驅動機構、8-第三伸縮機構、9-第三驅動機構、10-機械手旋轉底盤、20-重力傳感裝置、21-地埋式垃圾箱、22-箱蓋啟閉裝置、23-紅外測距裝置、24-箱蓋。
具體實施方式
25.為了使本發明的目的和優點更加清楚明白，下面結合實施例對本發明作進一步描述；應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，并不用于限定本發明。
26.下面參照附圖來描述本發明的優選實施方式。本領域技術人員應當理解的是，這些實施方式僅僅用于解釋本發明的技術原理，并非在限制本發明的保護范圍。
27.需要說明的是，在本發明的描述中，術語“上”、“下”、“左”、“右”、“內”、“外”等指示的方向或位置關系的術語是基于附圖所示的方向或位置關系，這僅僅是為了便于描述，而不是指示或暗示所述裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
28.此外，還需要說明的是，在本發明的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域技術人員而言，可根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
29.請參閱圖1所術，圖1為本發明實施例的用于地埋式垃圾箱的機械手控制方法的流程圖。
30.本發明實施例的用于地埋式垃圾箱機械手的控制方法，包括：s1、中控服務器的指令發送單元向各地埋式垃圾箱發送狀態查詢指令；s2、各地埋式垃圾箱中第一控制模塊的第一無線通訊單元接收到狀態查詢指令時，第一控制模塊的數據獲取單元獲取地埋式垃圾箱的狀態數據，第一無線通訊單元將地埋式垃圾箱的狀態數據發送給中控服務器；s3、中控服務器的指令接收單元接收各地埋式垃圾箱的狀態數據，中控服務器的數據處理單元根據各地埋式垃圾箱的重量和垃圾距地埋式垃圾箱的箱蓋的距離計算各地埋式垃圾箱的清倒參量；s4、數據處理單元根據清倒參量確定是否將地埋式垃圾箱添加至垃圾箱清倒列表，指令發送單元在添加地埋式垃圾箱完成時將垃圾箱清倒列表下發至機械手中的第二控制模塊；s5、第二控制模塊的第二無線通訊單元在垃圾清運車行進至垃圾箱清倒列表中的各地埋式垃圾箱時向第一控制模塊發送箱蓋開啟指令；s6、第二控制模塊的第二控制執行單元控制機械手對地埋式垃圾箱進行清倒。
31.本發明實施例中，地埋式垃圾箱的狀態數據包括地埋式垃圾箱的重量和垃圾距地埋式垃圾箱的箱蓋的距離。
32.具體而言，在s3中，數據處理單元根據以下公式計算地埋式垃圾箱的清倒參量gi，其中di表示第i個地埋式垃圾箱的重量，da1表示第一預設重量，α表示地埋式垃圾箱的重量的影響權重，li表示第i個地埋式垃圾箱的第一距離，l10表示預設距離，β表示第一距離的影響權重。
33.具體而言，當數據處理單元計算清倒參量完成時，數據處理單元根據清倒參量gi與預設清倒參量g0的對比結果確定地埋式垃圾箱是否需要清倒，若gi≥g0，中控服務器確定第i個地埋式垃圾箱需要清倒并將該地埋式垃圾箱添加至垃圾箱清倒列表；
若gi＜g0，中控服務器確定第i個地埋式垃圾箱不需要清倒。
34.具體而言，在s6中，當第二控制執行單元控制機械手對地埋式垃圾箱進行清倒時，第二控制模塊獲取視覺傳感裝置拍攝的開啟箱蓋后的第一圖像，圖像分析單元根據第一圖像確定地埋式垃圾箱的位置，第二控制執行單元控制機械手移動至對應的地埋式垃圾箱的位置進行夾取。
35.具體而言，當第二控制執行單元控制機械手移動至對應的地埋式垃圾箱的位置進行夾取時，第二控制執行單元根據需要清倒的地埋式垃圾箱的重量di與預設重量的對比結果確定機械手咬合檔位，其中第二控制執行單元設有第二預設重量da2、第三預設重量da3、第一咬合檔位y1、第二咬合檔位y2以及第三咬合檔位y3，其中da1＜da2＜da3，y1＜y2＜y3，若di＜da2，第二控制執行單元確定機械手咬合檔位為y1；若da2≤di＜da3，第二控制執行單元確定機械手咬合檔位為y2；若da3≤di，第二控制執行單元確定機械手咬合檔位為y3。
36.具體而言，當第二控制執行單元確定機械手咬合檔位完成時，圖像分析單元獲取視覺傳感裝置拍攝的地埋式垃圾箱的第二圖像，圖像分析單元根據第二圖像確定地埋式垃圾箱中垃圾的第一面積s1，第二控制執行單元通過以下公式計算垃圾箱移動參量f，其中s10表示預設面積，表示地埋式垃圾箱的重量在移動時的影響權重，θ表示第一面積的影響權重。
37.具體而言，當第二控制執行單元計算垃圾箱移動參量完成時，根據垃圾箱移動參量f與預設移動參量的對比結果確定機械手的第一伸縮機構的初始上升速度以及機械手的旋轉底盤的初始旋轉速度，其中第二控制執行單元設有第一預設移動參量f1、第二預設移動參量f2、第一升降速度v1、第二上升速度v2、第三上升速度v3、第一旋轉速度q1、第二旋轉速度q2以及第三旋轉速度q3，其中f1＜f2，v1＜v2＜v3，q1＜q2＜q3，若f＜f1，第二控制執行單元確定初始上升速度為v1，初始旋轉速度為q1；若f1≤f＜f2，第二控制執行單元確定初始上升速度為v2，初始旋轉速度為q2；若f2≤f，第二控制執行單元確定初始上升速度為v3，初始旋轉速度為q3。
38.具體而言，當第二控制執行單元確定初始上升速度和初始旋轉速度完成時，圖像分析單元獲取視覺傳感裝置拍攝的地埋式垃圾箱在上升過程中的第三圖像，圖像分析單元根據第三圖像確定地埋式垃圾箱中垃圾的第二面積s2，第二控制執行單元計算第二面積s2與第一面積s1的第一差值
△
sa，并根據該第一差值與預設差值的對比結果對初始上升速度進行調節，其中
△
sa=s2-s1，其中第二控制執行單元設有第一預設差值
△
s1、第二預設差值
△
s2、第一上升速度調節系數kv1、第二上升速度調節系數kv2以及第三上升速度調節系數kv3，
△
s1＜
△
s2，0.5＜kv3＜kv2＜kv1＜1，若
△
sa＜
△
s1，第二控制執行單元確定采用第一上升速度調節系數kv1對初始上升速度進行調節；
若
△
s1≤
△
sa＜
△
s2，第二控制執行單元確定采用第二上升速度調節系數kv2對初始上升速度進行調節；若
△
s2≤
△
sa，第二控制執行單元確定采用第三上升速度調節系數kv3對初始上升速度進行調節；若第二控制執行單元采用第j上升速度調節系數kvj對初始上升速度進行調節時，第二控制執行單元將調節后的初始上升速度記為v4，v4=ve
×
kvj，其中j=1，2，3，e=1，2，3。
39.本發明實施例中，若第二面積s2小于第一面積s1，則不對初始上升速度進行調節。
40.具體而言，當第二控制執行單元在初始上升速度調節完成時，圖像分析單元獲取視覺傳感裝置拍攝的地埋式垃圾箱在旋轉過程中的第四圖像，圖像分析單元根據第四圖像確定地埋式垃圾箱中垃圾的第三面積s3，第二控制執行單元計算第三面積s3與第二面積s2的第二差值
△
sb，并根據該第二差值與預設差值的對比結果對初始旋轉速度進行調節，其中
△
sb=s3-s2，其中第二控制執行單元設有第一旋轉速度調節系數kq1、第二旋轉速度調節系數kq2以及第三旋轉速度調節系數kq3，0.5＜kq3＜kq2＜kq1＜1，若
△
sb＜
△
s1，第二控制執行單元確定采用第一旋轉速度調節系數kq1對初始旋轉速度進行調節；若
△
s1≤
△
sb＜
△
s2，第二控制執行單元確定采用第二旋轉速度調節系數kq2對初始旋轉速度進行調節；若
△
s2≤
△
sb，第二控制執行單元確定采用第三旋轉速度調節系數kq3對初始旋轉速度進行調節；若第二控制執行單元采用第u旋轉速度調節系數kqu對初始旋轉速度進行調節時，第二控制執行單元將調節后的初始旋轉速度記為q4，q4=qz
×
kqu，其中u=1，2，3，z=1，2，3。
41.本發明實施例中，若第三面積s3小于第二面積s2，則不對初始旋轉速度進行調節。
42.請參閱圖2-圖4所示，圖2為本發明實施例的應用機械手控制方法的對接系統的邏輯框圖；圖3為本發明實施例的應用機械手控制方法的對接系統的第一控制模塊的邏輯框圖；圖4為本發明實施例的應用機械手控制方法的對接系統的第二控制模塊連接關系示意圖。
43.本發明實施例的應用機械手控制方法的對接系統，包括：重力感應裝置，其設置在地埋式垃圾箱內部，用以提供地埋式垃圾箱的重量；紅外測距裝置，其設置在地埋式垃圾箱的箱蓋上，用以獲取地埋式垃圾箱內的垃圾距箱蓋的第一距離；箱蓋啟閉裝置，其設置在箱蓋的連接軸上，用以控制箱蓋的啟閉；中控服務器，包括用以接收地埋式垃圾箱的狀態數據的指令接收單元，與指令接收單元連接的用以對接收到的指令進行處理的數據處理單元，與數據處理單元連接的用以根據數據處理單元的處理結果發送清倒指令的指令發送單元；第一控制模塊，其設置在地埋式垃圾箱內，包括分別與紅外測距裝置和重力感應裝置連接的用以獲取地埋式垃圾箱的重量和第一距離的數據獲取單元，與箱蓋啟閉裝置連接的用以控制箱蓋完成啟閉動作的第一控制執行單元，以及分別與數據獲取單元和第一控制執行單元連接的用以與中控服務器進行數據交互的第一無線通訊單元；
視覺傳感裝置，其設置在垃圾清運車的機械手上，用以拍攝地埋式垃圾箱的圖像；第二控制模塊，其設置在垃圾清運車上，包括與中控服務器進行數據交互的第二無線通訊單元，與視覺傳感裝置連接的用以對視覺傳感裝置拍攝的地埋式垃圾箱的圖像進行分析的圖像分析單元，以及與圖像分析單元連接的用以對機械手進行控制的第二控制執行單元。
44.請參閱圖5所示，圖5為本發明實施例的機械手結構示意圖。
45.本發明實施例提供的機械手1包括機械手旋轉底盤10，其頂面連接有第三驅動機構9，第三驅動機構9的一端驅動連接有第三伸縮機構8，第三伸縮機構8遠離第三驅動機構9的一端安裝有第二驅動機構7，第二驅動機構7驅動連接有第二伸縮機構6，第二伸縮機構6遠離第二驅動機構7的一端安裝連接有第一驅動機構5，第一驅動機構5驅動連接有第一伸縮機構4，第一伸縮機構4遠離第一驅動機構5的一端外側壁安裝有視覺傳感裝置3，第一伸縮機構4遠離第一驅動機構5的端面中心位置安裝有機械手旋轉機構2，機械手旋轉機構2驅動連接有機械手1。
46.具體而言，各伸縮機構可選為液壓伸縮臂，各驅動機構可選為多行程電機。
47.具體而言，各伸縮機構以及各驅動機構分別與第二控制模塊的第二控制執行單元連接，由第二控制模塊控制管理。
48.具體而言，視覺傳感裝置3可選為工業相機，其與第二控制模塊的圖像分析單元連接，圖像分析單元通過視覺傳感裝置獲取的地埋式垃圾箱的圖像獲取垃圾箱抓取位置，第二控制執行單元根據垃圾箱抓取位置控制機械手完成垃圾箱清倒作業。
49.具體而言，機械手可配合垃圾清運車使用，但不只限定于此方案。
50.請參閱圖6所示，圖6為本發明實施例的地埋式垃圾箱結構示意圖。
51.本發明實施例提供的地埋式垃圾箱，包括地埋式垃圾箱21，地埋式垃圾箱21的底部安裝有重力傳感裝置20，地埋式垃圾箱21的頂部安裝有箱蓋啟閉裝置22，箱蓋啟閉裝置22上驅動安裝有地埋式垃圾箱的箱蓋24，箱蓋24內端面安裝有紅外測距裝置23。
52.具體而言，重力傳感裝置20可選為重力傳感器，箱蓋啟閉裝置22可選為多行程電機。
53.具體而言，重力感應裝置20、箱蓋啟閉裝置22以及紅外測距裝置23分別與第一控制模塊的數據獲取單元連接。
54.至此，已經結合附圖所示的優選實施方式描述了本發明的技術方案，但是，本領域技術人員容易理解的是，本發明的保護范圍顯然不局限于這些具體實施方式。在不偏離本發明的原理的前提下，本領域技術人員可以對相關技術特征做出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術方案都將落入本發明的保護范圍之內。
55.以上所述僅為本發明的優選實施例，并不用于限制本發明；對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
技術特征：
1.一種用于地埋式垃圾箱的機械手控制方法，其特征在于，包括以下步驟：s1、中控服務器的指令發送單元向各地埋式垃圾箱發送狀態查詢指令；s2、各所述地埋式垃圾箱中第一控制模塊的第一無線通訊單元接收到所述狀態查詢指令時，第一控制模塊的數據獲取單元獲取所述地埋式垃圾箱的狀態數據，所述第一無線通訊單元將所述地埋式垃圾箱的狀態數據發送給所述中控服務器；s3、所述中控服務器的指令接收單元接收各所述地埋式垃圾箱的狀態數據，所述中控服務器的數據處理單元根據各所述地埋式垃圾箱的重量和垃圾距所述地埋式垃圾箱的箱蓋的距離計算各所述地埋式垃圾箱的清倒參量；s4、所述數據處理單元根據所述清倒參量確定是否將所述地埋式垃圾箱添加至垃圾箱清倒列表，所述指令發送單元在添加所述地埋式垃圾箱完成時將垃圾箱清倒列表下發至機械手中的第二控制模塊；s5、所述第二控制模塊的第二無線通訊單元在垃圾清運車行進至所述垃圾箱清倒列表中的各地埋式垃圾箱時向所述第一控制模塊發送箱蓋開啟指令；s6、所述第二控制模塊的第二控制執行單元控制機械手對所述地埋式垃圾箱進行清倒。2.根據權利要求1所述的用于地埋式垃圾箱的機械手控制方法，其特征在于，在所述s3中，所述數據處理單元根據以下公式計算所述地埋式垃圾箱的清倒參量gi，其中di表示第i個地埋式垃圾箱的重量，da1表示第一預設重量，α表示地埋式垃圾箱的重量的影響權重，li表示第i個地埋式垃圾箱的第一距離，l10表示預設距離，β表示第一距離的影響權重。3.根據權利要求2所述的用于地埋式垃圾箱的機械手控制方法，其特征在于，當所述數據處理單元計算所述清倒參量完成時，所述數據處理單元根據所述清倒參量gi與預設清倒參量g0的對比結果確定所述地埋式垃圾箱是否需要清倒，若gi≥g0，所述中控服務器確定第i個地埋式垃圾箱需要清倒并將該地埋式垃圾箱添加至所述垃圾箱清倒列表；若gi＜g0，所述中控服務器確定第i個地埋式垃圾箱不需要清倒。4.根據權利要求3所述的用于地埋式垃圾箱的機械手控制方法，其特征在于，在所述s6中，當所述第二控制執行單元控制機械手對所述地埋式垃圾箱進行清倒時，所述第二控制模塊獲取視覺傳感裝置拍攝的開啟所述箱蓋后的第一圖像，所述圖像分析單元根據所述第一圖像確定所述地埋式垃圾箱的位置，所述第二控制執行單元控制所述機械手移動至對應的所述地埋式垃圾箱的位置進行夾取。5.根據權利要求4所述的用于地埋式垃圾箱的機械手控制方法，其特征在于，當所述第二控制執行單元控制所述機械手移動至對應的所述地埋式垃圾箱的位置進行夾取時，所述第二控制執行單元根據需要清倒的所述地埋式垃圾箱的重量di與預設重量的對比結果確定機械手咬合檔位，其中所述第二控制執行單元設有第二預設重量da2、第三預設重量da3、第一咬合檔位y1、第二咬合檔位y2以及第三咬合檔位y3，其中da1＜da2＜da3，y1＜y2＜y3，
若di＜da2，所述第二控制執行單元確定機械手咬合檔位為y1；若da2≤di＜da3，所述第二控制執行單元確定機械手咬合檔位為y2；若da3≤di，所述第二控制執行單元確定機械手咬合檔位為y3。6.根據權利要求5所述的用于地埋式垃圾箱的機械手控制方法，其特征在于，當所述第二控制執行單元確定所述機械手咬合檔位完成時，所述圖像分析單元獲取所述視覺傳感裝置拍攝的所述地埋式垃圾箱的第二圖像，所述圖像分析單元根據所述第二圖像確定所述地埋式垃圾箱中垃圾的第一面積s1，所述第二控制執行單元通過以下公式計算垃圾箱移動參量f，其中s10表示預設面積，表示地埋式垃圾箱的重量在移動時的影響權重，θ表示第一面積的影響權重。7.根據權利要求6所述的用于地埋式垃圾箱的機械手控制方法，其特征在于，當所述第二控制執行單元計算所述垃圾箱移動參量完成時，根據所述垃圾箱移動參量f與預設移動參量的對比結果確定機械手的第一伸縮機構的初始上升速度以及機械手的旋轉底盤的初始旋轉速度，其中所述第二控制執行單元設有第一預設移動參量f1、第二預設移動參量f2、第一升降速度v1、第二上升速度v2、第三上升速度v3、第一旋轉速度q1、第二旋轉速度q2以及第三旋轉速度q3，其中f1＜f2，v1＜v2＜v3，q1＜q2＜q3，若f＜f1，所述第二控制執行單元確定所述初始上升速度為v1，所述初始旋轉速度為q1；若f1≤f＜f2，所述第二控制執行單元確定所述初始上升速度為v2，所述初始旋轉速度為q2；若f2≤f，所述第二控制執行單元確定所述初始上升速度為v3，所述初始旋轉速度為q3。8.根據權利要求7所述的用于地埋式垃圾箱的機械手控制方法，其特征在于，當所述第二控制執行單元確定所述初始上升速度和初始旋轉速度完成時，所述圖像分析單元獲取所述視覺傳感裝置拍攝的所述地埋式垃圾箱在上升過程中的第三圖像，所述圖像分析單元根據所述第三圖像確定所述地埋式垃圾箱中垃圾的第二面積s2，所述第二控制執行單元計算所述第二面積s2與所述第一面積s1的第一差值
△
sa，并根據該第一差值與預設差值的對比結果對所述初始上升速度進行調節，其中
△
sa=s2-s1，其中所述第二控制執行單元設有第一預設差值
△
s1、第二預設差值
△
s2、第一上升速度調節系數kv1、第二上升速度調節系數kv2以及第三上升速度調節系數kv3，
△
s1＜
△
s2，0.5＜kv3＜kv2＜kv1＜1，若
△
sa＜
△
s1，所述第二控制執行單元確定采用第一上升速度調節系數kv1對所述初始上升速度進行調節；若
△
s1≤
△
sa＜
△
s2，所述第二控制執行單元確定采用第二上升速度調節系數kv2對所述初始上升速度進行調節；若
△
s2≤
△
sa，所述第二控制執行單元確定采用第三上升速度調節系數kv3對所述初
始上升速度進行調節；若所述第二控制執行單元采用第j上升速度調節系數kvj對所述初始上升速度進行調節時，所述第二控制執行單元將調節后的初始上升速度記為v4，v4=ve
×
kvj，其中j=1，2，3，e=1，2，3。9.根據權利要求8所述的用于地埋式垃圾箱的機械手控制方法，其特征在于，當所述第二控制執行單元在所述初始上升速度調節完成時，所述圖像分析單元獲取所述視覺傳感裝置拍攝的所述地埋式垃圾箱在旋轉過程中的第四圖像，所述圖像分析單元根據所述第四圖像確定所述地埋式垃圾箱中垃圾的第三面積s3，所述第二控制執行單元計算所述第三面積s3與所述第二面積s2的第二差值
△
sb，并根據該第二差值與預設差值的對比結果對所述初始旋轉速度進行調節，其中
△
sb=s3-s2，其中所述第二控制執行單元設有第一旋轉速度調節系數kq1、第二旋轉速度調節系數kq2以及第三旋轉速度調節系數kq3，0.5＜kq3＜kq2＜kq1＜1，若
△
sb＜
△
s1，所述第二控制執行單元確定采用第一旋轉速度調節系數kq1對所述初始旋轉速度進行調節；若
△
s1≤
△
sb＜
△
s2，所述第二控制執行單元確定采用第二旋轉速度調節系數kq2對所述初始旋轉速度進行調節；若
△
s2≤
△
sb，所述第二控制執行單元確定采用第三旋轉速度調節系數kq3對所述初始旋轉速度進行調節；若所述第二控制執行單元采用第u旋轉速度調節系數kqu對所述初始旋轉速度進行調節時，所述第二控制執行單元將調節后的初始旋轉速度記為q4，q4=qz
×
kqu，其中u=1，2，3，z=1，2，3。10.一種應用權利要求1-9所述方法的對接系統，其特征在于，包括：重力感應裝置，其設置在地埋式垃圾箱內部，用以提供地埋式垃圾箱的重量；紅外測距裝置，其設置在所述地埋式垃圾箱的箱蓋上，用以獲取所述地埋式垃圾箱內的垃圾距所述箱蓋的第一距離；箱蓋啟閉裝置，其設置在所述箱蓋的連接軸上，用以控制所述箱蓋的啟閉；中控服務器，包括用以接收所述地埋式垃圾箱的狀態數據的指令接收單元，與所述指令接收單元連接的用以對接收到的指令進行處理的數據處理單元，與所述數據處理單元連接的用以根據數據處理單元的處理結果發送清倒指令的指令發送單元；第一控制模塊，其設置在所述地埋式垃圾箱內，包括分別與所述紅外測距裝置和所述重力感應裝置連接的用以獲取地埋式垃圾箱的所述重量和所述第一距離的數據獲取單元，與所述箱蓋啟閉裝置連接的用以控制所述箱蓋完成啟閉動作的第一控制執行單元，以及分別與數據獲取單元和第一控制執行單元連接的用以與所述中控服務器進行數據交互的第一無線通訊單元；視覺傳感裝置，其設置在垃圾清運車的機械手上，用以拍攝所述地埋式垃圾箱的圖像；第二控制模塊，其設置在所述垃圾清運車上，包括與所述中控服務器進行數據交互的第二無線通訊單元，與視覺傳感裝置連接的用以對視覺傳感裝置拍攝的地埋式垃圾箱的圖像進行分析的圖像分析單元，以及與圖像分析單元連接的用以對機械手進行控制的第二控制執行單元。
技術總結
本發明涉及機械手控制技術領域，尤其涉及一種用于地埋式垃圾箱的機械手控制方法及其對接系統，包括中控服務器確定地埋式垃圾箱的清倒參量和垃圾箱清倒列表后通過指令發送單元將垃圾箱清倒列表下發至機械手中的第二控制模塊，第二控制模塊的第二無線通訊單元在垃圾清運車行進至垃圾箱清倒列表中的各地埋式垃圾箱時向第一控制模塊發送箱蓋開啟指令，第二控制模塊的第二控制執行單元控制機械手對地埋式垃圾箱進行清倒，實現了對不同地理位置的地埋式垃圾箱的統一管理，保證了控制機械手對地埋式垃圾箱進行清倒的精準度，提高了對接垃圾清運車對區域內的地埋式垃圾箱清運的工作效率。作效率。作效率。
