一種機(jī)器人抓取物料包的方法和機(jī)器人抓取裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器視覺與運(yùn)動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)器人抓取物料包的方法和機(jī)器人抓取裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)開始應(yīng)用機(jī)器人，這類機(jī)器人主要依靠機(jī)械臂來完成流水線上的某一道工序?，F(xiàn)有的機(jī)器人往往被固定在某一機(jī)構(gòu)上，通過事先離線示教方式達(dá)到通過某一既定動作對某一既定目標(biāo)操作的目的，存在面向的對象單一、運(yùn)動情形單一、對工作環(huán)境適應(yīng)性不強(qiáng)的問題。例如，在碼垛、涂膠、點(diǎn)焊、弧焊等行業(yè)廣泛應(yīng)用的機(jī)器人往往都存在上述冋題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)器人抓取物料包的方法和機(jī)器人抓取裝置，用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物料包的準(zhǔn)確抓取。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用這樣的如下技術(shù)方案:
一方面，本發(fā)明提供一種機(jī)器人抓取物料包的方法，包括:
步驟1、通過機(jī)器人的主控板控制所述機(jī)器人的三軸全方位雙目攝像機(jī)對待抓取的目標(biāo)物料包進(jìn)行圖像采集，并記錄所述三軸全方位雙目攝像機(jī)的位姿信息以及保存對所述目標(biāo)物料包采集到的左右視圖；
步驟2、根據(jù)所述左右視圖分析出所述目標(biāo)物料包在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；
步驟3、根據(jù)所述三軸全方位雙目攝像機(jī)的位姿信息、所述目標(biāo)物料包在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)以及所述機(jī)械臂坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置，計(jì)算出所述目標(biāo)物料包在機(jī)械臂坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；
步驟4、根據(jù)所述目標(biāo)物料包在機(jī)械臂坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，結(jié)合傾角傳感器反饋的傾角信息，計(jì)算出機(jī)械臂的各個(gè)關(guān)節(jié)在所述機(jī)械臂坐標(biāo)系下需要運(yùn)動的關(guān)節(jié)角度，通過所述主控板控制所述機(jī)械臂的各個(gè)關(guān)節(jié)按照所述關(guān)節(jié)角度旋轉(zhuǎn)；
步驟5、當(dāng)所述機(jī)械臂的各個(gè)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)完成后，通過所述主控板控制所述機(jī)械臂對所述目標(biāo)物料包實(shí)施抓取。
[0005]另一方面，本發(fā)明提供一種機(jī)器人抓取裝置，所述機(jī)器人抓取裝置，包括:主控板、上位機(jī)、三軸全方位雙目攝像機(jī)、機(jī)械臂、傾角傳感器，其中，
所述主控板為所述機(jī)器人的控制中心，所述主控板和上位機(jī)進(jìn)行控制信息的傳輸，所述主控板通過外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)PCI總線和所述三軸全方位雙目攝像機(jī)連接，所述主控板通過通用串行總線USB轉(zhuǎn)控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN卡和所述機(jī)械臂連接，所述主控板通過串口通訊總線和所述傾角傳感器連接；
所述主控板，用于控制所述三軸全方位雙目攝像機(jī)對待抓取的目標(biāo)物料包進(jìn)行圖像采集，并記錄所述三軸全方位雙目攝像機(jī)的位姿信息以及保存對所述目標(biāo)物料包采集到的左右視圖；
所述上位機(jī)，用于根據(jù)所述左右視圖分析出所述目標(biāo)物料包在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；根據(jù)所述三軸全方位雙目攝像機(jī)的位姿信息、所述目標(biāo)物料包在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的三維以及機(jī)械臂坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置，計(jì)算出所述目標(biāo)物料包在機(jī)械臂坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；
所述上位機(jī)，還用于根據(jù)所述目標(biāo)物料包在機(jī)械臂坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，結(jié)合傾角傳感器反饋的機(jī)器人傾斜信息，計(jì)算機(jī)械臂的各個(gè)關(guān)節(jié)需要運(yùn)動的關(guān)節(jié)角度；
所述主控板，用于控制所述機(jī)械臂的各個(gè)關(guān)節(jié)按照所述關(guān)節(jié)角度旋轉(zhuǎn)；當(dāng)所述機(jī)械臂的各個(gè)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)完成后，控制所述機(jī)械臂對所述目標(biāo)物料包實(shí)施抓取。
[0006]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明提供的技術(shù)方案將由如下優(yōu)點(diǎn):
首先通過機(jī)器人的主控板控制機(jī)器人的三軸全方位雙目攝像機(jī)對待抓取的目標(biāo)物料包進(jìn)行圖像采集，并記錄三軸全方位雙目攝像機(jī)的位姿信息以及保存對目標(biāo)物料包采集到的左右視圖，然后根據(jù)左右視圖分析出目標(biāo)物料包在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，根據(jù)三軸全方位雙目攝像機(jī)的位姿信息、目標(biāo)物料包在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)以及所述機(jī)械臂坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置，計(jì)算出目標(biāo)物料包在機(jī)械臂坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，接下來根據(jù)目標(biāo)物料包在機(jī)械臂坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，結(jié)合傾角傳感器反饋的機(jī)器人的傾斜信息，計(jì)算出機(jī)械臂各個(gè)關(guān)節(jié)需要運(yùn)動的關(guān)節(jié)角度，通過主控板控制機(jī)械臂的各個(gè)關(guān)節(jié)按照關(guān)節(jié)角度旋轉(zhuǎn)，當(dāng)機(jī)械臂的各個(gè)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)完成后，通過主控板控制機(jī)械臂對目標(biāo)物料包實(shí)施抓取。本發(fā)明中引入了機(jī)器人的視覺技術(shù)，待抓取的目標(biāo)物料包圖像由三軸全方位雙目攝像機(jī)采集，通過圖像處理技術(shù)最終分析出每個(gè)目標(biāo)物料包的三維坐標(biāo)，再結(jié)合機(jī)器人本體的傾斜信息，通過機(jī)器人逆運(yùn)動學(xué)計(jì)算每個(gè)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)角度，從而使機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)到特定的位置后完成對目標(biāo)物料包的準(zhǔn)確抓取。本發(fā)明中機(jī)器人不局限于固定位置和固定動作，也不需要事先離線示教，而是可以通過對三軸全方位雙目攝像機(jī)采集的左右視圖進(jìn)行圖像分析，自動完成目標(biāo)物料包位置的定位以及自身機(jī)械臂的自動轉(zhuǎn)動，可以解決復(fù)雜環(huán)境下對物料包的抓取。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供一種機(jī)器人抓取物料包的方法的流程方框示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人抓取物料包的方法中三軸全方位雙目攝像機(jī)的控制與采集圖像的原理示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人抓取物料包的方法中圖像分割和立體視覺的流程示意圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人抓取物料包的方法中機(jī)械臂的閉環(huán)運(yùn)動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人抓取物料包的方法中機(jī)械臂抓取目標(biāo)物料包的示意圖；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人抓取裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的攝像機(jī)支架的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種機(jī)器人抓取物料包的方法和機(jī)器人抓取裝置，用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物料包的準(zhǔn)確抓取。
[0009]為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0010]本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，以便包含一系列單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于那些單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它單元。
[0011]以下分別進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0012]本發(fā)明機(jī)器人抓取物料包的方法的一個(gè)實(shí)施例，可應(yīng)用于機(jī)器人對物料包的自動抓取中，請參閱圖1所示，本發(fā)明提供的機(jī)器人抓取物料包的方法，可以包括如下步驟:
步驟1、通過機(jī)器人的主控板控制機(jī)器人的三軸全方位雙目攝像機(jī)對待抓取的目標(biāo)物料包進(jìn)行圖像采集，并記錄三軸全方位雙目攝像機(jī)的位姿信息以及保存對目標(biāo)物料包采集到的左右視圖。
[0013]在本發(fā)明實(shí)施例中，機(jī)器人包括:主控板、上位機(jī)、三軸全方位雙目攝像機(jī)、上位機(jī)、機(jī)械臂、傾角傳感器，其中，主控板為機(jī)器人的控制中心，主控板和上位機(jī)進(jìn)行控制信息的傳輸，主控板通過外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)(PCI，Peripheral Component Interconnect)總線和三軸全方位雙目攝像機(jī)連接，主控板采用通用串行總線通過USB轉(zhuǎn)控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN, Controller Area Network)卡和機(jī)械臂連接，主控板通過串口通訊總線和傾角傳感器連接。
[0014]本發(fā)明中待抓取的目標(biāo)物料包的位置可以任意放置，不需要在機(jī)器人抓取物料包之前進(jìn)行人為的挪動，也不需要特別設(shè)置機(jī)器人的位置，不需要先離線示教機(jī)器人的操作方式。本發(fā)明中機(jī)器人可包括三軸全方位雙目攝像機(jī)，該攝像機(jī)可以對待抓取的目標(biāo)物料包圖像進(jìn)行采集，具體的，通過主控板控制機(jī)器人的三軸全方位雙目攝像機(jī)進(jìn)行運(yùn)動控制，以調(diào)節(jié)三軸全方位雙目攝像機(jī)的視角，確保三軸全方位雙目攝像機(jī)的兩目均能采集到目標(biāo)物料包。
[0015]在本發(fā)明中，三軸全方位雙目攝像機(jī)在主控板的控制下調(diào)整雙目的位置確保能夠采集到目標(biāo)物料包，同時(shí)還需要記錄下三軸全方位雙目攝像機(jī)在采集目標(biāo)物料包時(shí)自身的位姿信息，三軸全方位雙目攝像機(jī)的位姿信息包括:三軸全方位雙目攝像機(jī)的位置信息和姿態(tài)信息，另外對于三軸全方位雙目攝像機(jī)采集目標(biāo)物料包的圖像得到的左右視圖也需要保存，該左右視圖為三軸全方位雙目攝像機(jī)的雙目分別采集目標(biāo)物料包的圖像得到，左右視圖包括:左視圖和右視圖。
[0016]在本發(fā)明中機(jī)器人采用的是三軸全方位雙目攝像機(jī)，該攝像機(jī)具有左右兩個(gè)攝像頭，可以按照前后左右上下進(jìn)行全方位調(diào)節(jié)。具體的，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，三軸全方位雙目攝像機(jī)，包括:攝像機(jī)支架和攝像機(jī)本體，攝像機(jī)支架，包括:第一步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)、第三步進(jìn)電機(jī)、升降平臺、連接件、絲杠，其中， 第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)設(shè)置于升降平臺的上方，第三步進(jìn)電機(jī)設(shè)置于升降平臺的下方，第三步進(jìn)電機(jī)通過連接件支撐第二步進(jìn)電機(jī)和攝像機(jī)，第二步進(jìn)電機(jī)和攝像機(jī)固定在一起，絲杠垂直穿過升降平臺；第一步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)帶動絲杠控制升降平臺的上下運(yùn)動，第二步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)帶動攝像機(jī)前后轉(zhuǎn)動，第三步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)帶動攝像機(jī)本體左右轉(zhuǎn)動。
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