[發明專利]一種基于圖像信息的機械手抓取物體的方法

有效

• 申請號: 201010603401.8
• 申請日: 2010-12-23
• 公開（公告）號: CN102126221A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 蘇建華;喬紅;區志財;劉傳凱
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: B25J13/00
• 分類號: B25J13/00;B25J13/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

1.一種基于圖像信息的機械手抓取物體的方法，其特征在于，利用圖像處理模塊、凸包計算模塊、最小寬度計算模塊和包容抓取區域計算模塊，實現機械手抓取物體的步驟包括：

步驟S1：圖像處理模塊，從輸入計算機的原始圖像信息中提取待抓取物體的邊緣輪廓數據；

步驟S2：凸包計算模塊接收圖像處理模塊輸出的待抓取物體的邊緣輪廓數據，凸包計算模塊根據邊緣輪廓數據擬合出包圍物體邊緣輪廓的最小凸多邊形；

步驟S3：最小寬度計算模塊接收凸包計算模塊輸出的最小凸多邊形數據，最小寬度計算模塊利用最小凸多邊形數據計算出最小凸多邊形的最小寬度；

步驟S4：包容抓取區域計算模塊接收最小寬度計算模塊輸出的最小凸多邊形的最小寬度，包容抓取區域計算模塊利用最小凸多邊形的最小寬度計算機械手抓取物體時機械手與物體之間的相對位置關系，引導機械手抓取物體。

2.根據權利要求1所述的基于圖像信息的機械手抓取物體的方法，其特征在于，凸包計算模塊根據邊緣輪廓數據擬合最小凸多邊形的步驟包括：

步驟S21：輸入待抓取物體的邊緣輪廓數據，計算待抓取物體的邊緣輪廓在y坐標最小的數據P_m，以P_m為極點，計算待抓取物體的邊緣輪廓的第j個數據P_j與極點P_m的極角Q_j，1≤j≤n，其中n為邊緣輪廓數據的個數；

步驟S22：按照極角Q_j從小到大的順序將n個邊緣輪廓數據的極角進行排序，得到邊緣輪廓數據與極角相對應的數據集合S＝{P₁，P₂，.....，P_n}，并設定凸包點的初始有序集合為S_init＝{R₁，R₂}，其中R₁和R₂表示最小凸多邊形的頂點，R₁的x坐標和y坐標等于P₁的x坐標和y坐標，R₂的x坐標和y坐標等于P₂的x坐標和y坐標；

步驟S23：將初始有序集合S_init的最后兩個頂點R_i-1，R_i，其中i是S_init中包含的頂點的個數，代入最小凸多邊形的邊直線方程y＝ax+b中，計算最小凸多邊形的邊，其中參數a表示最小凸多邊形的邊的斜率，參數b表示最小凸多邊形的邊與y軸的截距，x、y是最小凸多邊形的頂點的x坐標和y坐標；

步驟S24：設2≤j≤n，x_j、y_j是第j個數據P_j的x坐標和y坐標，將數據集合S＝{P₁，P₂，.....，P_n}中的第j個數據P_j，代入函數式D_j＝ax_j-y_j+b，得到新數據的值D_j，并對新數據的值D_j進行判斷：

步驟S24a：如果D_j＜0，則將第j個數據P_j加入到凸包點的初始有序集合S_init中，將凸包點的初始有序集合S_init中的頂點增加一個，即i＝i+1，并設置R_i＝P_j，其中R_i表示最小多邊形的頂點；

步驟S24b：如果D_j＞0，則從凸包點的初始有序集合S_init中刪除第i-1個數據R_i-1；

步驟S24c：如果D_j＝0，則從凸包點的初始有序集合S_init中刪除第i-1個頂點R_i-1，并將第j個數據P_j加入到凸包點的初始有序集合S_init中，將凸包點的初始有序集合S_init中的頂點增加一個，即i＝i+1，并設置R_i＝P_j；

步驟S24d：如果數據集合S＝{P₁，P₂，.....，P_n}中的每個數據點都進行過判斷，則遍歷完所有數據點，則執行步驟25，如果沒有遍歷完所有數據點，重復步驟S23；

步驟S25：遍歷完所有數據點找到則最后一次計算得到的集合S_init就是凸包點的最終集合S_end＝{R₁，R₂，.....，R_k}，其中k為最終集合S_end中包含的頂點的個數；

步驟S26：依次連接最終集合S_end中的k個頂點，擬合出包圍物體邊緣輪廓的最小凸多邊形，這個最小凸多邊形的頂點的集合為P＝{R₁，R₂，.....，R_k}。