本發(fā)明涉及搬運機器人領(lǐng)域，特別涉及組料垛位自動檢測方法，即組料相對于搬運機器人基坐標系的位置標定。

背景技術(shù)：

在機器人技術(shù)領(lǐng)域，可將視覺(CCD相機或者COMS相機)傳感器安裝在機械人末端執(zhí)行機構(gòu)上，用來測量組料的空間位置、形狀等三維或二維信息用于獲取組料的位置、形狀、空間分布等信息。當將視覺傳感器用于組料的信息檢測時，需要進行攝像機標定、圖像采集、特征提取、立體匹配、3D信息恢復(fù)、后處理等過程，會耗時很多并需要專用的攝像機、圖像采集卡、高速運算模塊和CPU模塊等或集成一體的智能工業(yè)相機，針對不同的組料都需要重新標定，光照條件引入的誤差也不可忽視。同時，當組料尺寸較大時，可能由于圖像失真、像素分辨低等原因，影響最終的測量精度。

中國專利CN201420343094公開了一種車身外覆蓋件視覺檢測自動定位裝置，整個裝置中用到了4個攝像機，通過此種視覺檢測方式，能夠得到較為全面的組料信息，適用范圍比較廣泛。但針對一些特定情況，例如只需測定少量參數(shù)時，這種檢測方式成本高、整個過程耗時長，如針對不同尺寸的組料需要重新標定。

中國專利CN201310678018公開了一種基于SURF算法進行定位的方法及機器人，提供了一種采用SURF作為單目視覺SLAM的特征檢測算子，分別從感興趣點的檢測、SURF描述子的生成及SURF點匹配等三個方面進行了創(chuàng)新和改進，提出了基于區(qū)域增長的SURF特征匹配方法完成機器人的同時定位與地圖創(chuàng)建，使得在SURF描述子匹配過程中，某一描述子僅與最可能與之匹配的描述子進行比對，從而顯著的減少了單目視覺SLAM問題中的比對次數(shù)，提高了匹配速度。從中可知視覺檢測效果及實 現(xiàn)一定程度依賴于軟件的復(fù)雜底層算法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種組料垛位自動檢測方法，通過在搬運機器人端拾器上安裝光電開關(guān)檢測組料位置，用于組料的位置檢測及其確認，以此提高搬運機器人搬運堆垛的作業(yè)精度。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

組料垛位自動檢測方法，其包括：

a)對應(yīng)組料垛位的搬運機器人末端法蘭上安裝的端拾器上安裝一個用于端拾器與組料之間限定高度距離測量的測距傳感器和兩個用于檢測組料的X、Y方向的邊部位置并產(chǎn)生輸出信號的光電開關(guān)，X、Y方向兩個光電開關(guān)相對于搬運機器人末端工具中心點TCP(Tool Centre Position)的位置固定；為了限定組料在組料垛位的位置，在組料垛位的X、Y方向分別做限定標記線X_lim1、X_lim2和Y_lim1、Y_lim2，每次作業(yè)前需將組料運輸至垛位限定標記線內(nèi)；對測距傳感器設(shè)定其觸發(fā)高度H₁，即距離測距傳感器光束正下方H₁有物體時，測距傳感器將輸出信號；在搬運機器人控制器內(nèi)設(shè)置組料邊部檢測的高度值H₂(H₂<H₁)；

b)搬運機器人攜帶端拾器按預(yù)設(shè)位置到達組料正上方，垂直下降，一旦到達測距傳感器的限定高度時H₁，轉(zhuǎn)入步驟(c)；

c)為了提高搬運機器人對組料X、Y邊部位置的測量精度，搬運機器人末端端拾器繼續(xù)垂直下降至限定高度H₂，以下測量過程搬運機器人末端高度保持在限定高度H₂進行；

d)搬運機器人攜帶端拾器到達組料垛位限定標記線X_lim1位置，沿Y軸方向移動，直至X方向光電開關(guān)第一次掃描到組料X方向邊部(此時光電開關(guān)光束將會被組料遮擋并產(chǎn)生輸出信號)，在光電開關(guān)產(chǎn)生輸出信號的同時搬運機器人控制器內(nèi)部將記錄此時搬運機器人末端工具中心點TCP位置值(X₁，Y₁)，結(jié)合X方向光電開關(guān)與工具中心點TCP的相對位置關(guān)系可求得此時X方向光電開關(guān)的位置值(X′₁，Y′₁)，此值同時也是組料X方向邊部一點的水平面內(nèi)的坐標 值，然后搬運機器人將攜帶端拾器沿Y軸方向回到X_lim1位置；

e)搬運機器人攜帶端拾器沿標記線X_lim1方向移動規(guī)定距離L₁，再次沿Y軸方向移動，直至X方向光電開關(guān)再次掃描到組料X方向邊部(此時光電開關(guān)光束將會被組料遮擋并產(chǎn)生輸出信號)，在光電開關(guān)產(chǎn)生輸出信號的同時搬運機器人控制器內(nèi)部將記錄此時搬運機器人末端工具中心點TCP位置值(X₂，Y₂)，結(jié)合X方向光電開關(guān)與工具中心點TCP的相對位置關(guān)系可求得此時光電開關(guān)的位置值(X′₂，Y′₂)此值同時也是組料X方向邊部一點的水平面內(nèi)的坐標值，然后搬運機器人將攜帶端拾器沿Y軸方向回到X_lim1位置；

f)搬運機器人攜帶端拾器沿標記線X_lim1方向移動規(guī)定距離L₂，沿X軸反方向移動，直至Y方向光電開關(guān)掃描到組料Y方向邊部(此時光電開關(guān)光束將會被組料遮擋并產(chǎn)生輸出信號)，在光電開關(guān)產(chǎn)生輸出信號的同時搬運機器人控制器內(nèi)部將記錄此時搬運機器人末端工具中心點TCP位置值(X₃，Y₃)，結(jié)合Y方向光電開關(guān)與工具中心點TCP的相對位置關(guān)系可求得此時Y方向光電開關(guān)的位置值(X′₃，Y′₃)，此值同時也是組料X方向邊部一點的水平面內(nèi)的坐標值，然后搬運機器人將攜帶端拾器沿X軸方向回到Y(jié)_lim1位置；

g)通過以上獲得組料邊部的X方向兩點數(shù)據(jù)(X′₁，Y′₁)、(X′₂，Y′₂)和Y方向一點數(shù)據(jù)(X′₃，Y′₃)可以求得在搬運機器人基坐標系下組料長邊所在直線的斜率和組料被測長邊寬邊交點的位置，與已知組料長度l和寬度w進而可以求得在半月板機器人基坐標系下的組料中心位置和組料偏轉(zhuǎn)角度的具體數(shù)值，從而修正搬運機器人末端端拾器位置，進行精確組料搬運作業(yè)；

h)測量完畢后搬運機器人攜帶端拾器回到待機位。

在本發(fā)明方法中：

在端拾器X、Y二個方向各設(shè)置一個光電開關(guān)用于組料的邊部位置檢測，其中光電開關(guān)的測量方向、發(fā)射接收方向與測量邊垂直；為了保證測量精度和測量過程的安全性，在搬運機器人末端端拾器上安裝測距傳感器，其中測距傳感器的測量方向、發(fā)射接收方向與組料水平面垂直，此測距傳感器在測量到規(guī)定距離時會觸發(fā)一輸出信號。傳感器的位置固定，且 每組組料只需標定一次即可。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

本發(fā)明通過在端拾器的X、Y二個方向固定光電開關(guān)，對每一組組料進行一次測量，即可獲得組料在搬運機器人基坐標系的位置。使用這種方法，搬運機器人搬運堆垛作業(yè)可靠性、作業(yè)精度更高且過程更為方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明X、Y方向光電開關(guān)和測距傳感器的布置示意圖。

圖2為本發(fā)明組料原垛垛位臺面標線和組料的相對位置關(guān)系圖。

圖3～圖18為本發(fā)明測量過程示意圖。

具體實施方式

參見圖1、圖2，本發(fā)明在端拾器1的中間位置安裝一個測距傳感器2用于測量端拾器與組料之間的距離，并在X、Y二個方向各布置一個光電開關(guān)3和光電開關(guān)4用于組料100的邊部檢測；搬運機器人攜帶端拾器1在測距傳感器2的測量規(guī)定高度下并在組料100的X、Y二個方向分別運動，光電開關(guān)3、4的測量方向、發(fā)射接收方向與組料邊部垂直，測距傳感器2的測量方向、發(fā)射接收方向與組料的上表面垂直，通過測量獲得組料X方向和Y方向的不同點的坐標值，以此計算獲得組料100的位置。

在測量實施之前應(yīng)首先在組料的堆垛臺面200用標記筆等作出四條標記線，具體的位置參見圖2。

參見圖3～圖18，本發(fā)明的測量過程，包括：

首先，X方向光電開關(guān)3在組料100的X方向上沿Y軸方向相距L₁的兩個位置分別做往返運動，在往返運動過程中，光電開關(guān)一旦檢測到其垂直下方有組料時，光電開關(guān)的發(fā)射光束將會被阻擋，此時光電開關(guān)將會產(chǎn)生輸出信號，在光電開關(guān)的產(chǎn)生輸出信號的同時搬運機器人控制器將會記錄此時搬運機器人末端工具中心點TCP位置值(X₁，Y₁)和(X₂，Y₂)，并通過光電開關(guān)3與工具中心點TCP的相對位置可求得光電開關(guān)3輸出信號時的光電開關(guān)的其水平面內(nèi)的位置即產(chǎn)生信號的組料邊部X方向兩點的坐標(X′₁，Y′₁)和(X′₂，Y′₂)，從而可以求得在搬運機器人基坐標系下 的組料100沿X方向的邊部所在直線的代數(shù)表達式。

然后，Y方向光電開關(guān)4在組料100的Y方向上沿X軸方向做一次往返運動，光電開關(guān)一旦檢測到其垂直下方有組料時，光電開關(guān)的發(fā)射光束將會被阻擋，此時光電開關(guān)將會產(chǎn)生輸出信號，在光電開關(guān)的產(chǎn)生輸出信號的同時搬運機器人控制器將會記錄此時搬運機器人末端工具中心點TCP位置值(X₃，Y₃)，并通過Y方向光電開關(guān)4與工具中心點TCP的相對位置求得觸發(fā)信號時光電開關(guān)的位置值同時也是產(chǎn)生信號的組料100沿Y方向邊部一點的坐標(X′₃，Y′₃)。

以上獲得的同一平面不共線的組料邊部上的三點(參見圖18)可以確定組料在搬運機器人基坐標系的具體位置。