[發(fā)明專利]一種排爆機(jī)器人的目標(biāo)抓取系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310521919.0
• 申請(qǐng)日: 2013-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN103522291A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅磊;陳懇;馬振書;穆希輝;方興橋;杜峰坡;李良春;姜志保
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍總裝備部軍械技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16;B25J13/08
• 代理公司: 北京法思騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊青

1.一種排爆機(jī)器人的目標(biāo)抓取系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含：

位姿獲取機(jī)構(gòu)，用于測(cè)量激光測(cè)距傳感器發(fā)射到目標(biāo)物體上的激光束的長度值，并通過云臺(tái)的旋轉(zhuǎn)和俯仰運(yùn)動(dòng)采集所述激光束的旋轉(zhuǎn)角和俯仰角，進(jìn)而通過建立機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程獲得所述激光束到達(dá)目標(biāo)物體上的激光點(diǎn)的三維坐標(biāo)；

信息處理單元，用于根據(jù)目標(biāo)在位姿獲取機(jī)構(gòu)底座上的坐標(biāo)信息，以及位姿獲取機(jī)構(gòu)和機(jī)械手的相對(duì)位置關(guān)系，計(jì)算目標(biāo)物相對(duì)于機(jī)械手的位姿；

機(jī)械手，用于基于目標(biāo)相對(duì)于機(jī)械手的位姿信息抓取目標(biāo)；

機(jī)器人機(jī)體，用于固定機(jī)械手和位姿獲取機(jī)構(gòu)；

其中，所述激光測(cè)距傳感器固定于云臺(tái)上，且所述激光測(cè)距傳感器能夠與云臺(tái)同步旋轉(zhuǎn)和俯仰。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排爆機(jī)器人的目標(biāo)抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包含：

后端控制臺(tái)，用于依據(jù)得到的雙目視覺圖像，進(jìn)而操作者遙控機(jī)器人行進(jìn)到達(dá)作業(yè)區(qū)域，通過控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信息，獲取目標(biāo)物位姿并引導(dǎo)機(jī)械手自主抓取；

無線傳輸設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)后端控制臺(tái)和機(jī)器人之間的音頻、視頻、控制信號(hào)和數(shù)據(jù)的傳輸。主要包括音頻和控制信號(hào)的雙向傳輸，將雙路視頻信號(hào)、云臺(tái)角度反饋值和激光測(cè)距反饋數(shù)值傳輸?shù)胶蠖丝刂婆_(tái)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的排爆機(jī)器人的目標(biāo)抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述位姿獲取機(jī)構(gòu)從下向上依次包含：

底座，用于將云臺(tái)固定于機(jī)器人機(jī)體上，且底座所在的位置為位姿獲取機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)基準(zhǔn)；

云臺(tái)，用于為激光測(cè)距傳感器發(fā)出的激光提供旋轉(zhuǎn)和俯仰兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，并能夠通過反饋該云臺(tái)的旋轉(zhuǎn)角和俯仰角的值；

調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在云臺(tái)上，能夠相對(duì)于云臺(tái)進(jìn)行角度和位置微調(diào)；通過該調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，還能夠調(diào)整激光測(cè)距傳感器和雙目攝像機(jī)相對(duì)于云臺(tái)的安裝位置關(guān)系并緊固；

雙目攝像機(jī)，安裝于調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上方，用于采集機(jī)械手的作業(yè)區(qū)域的雙目視覺圖像，并將采集的雙目視覺圖像傳輸?shù)胶蠖丝刂婆_(tái)；和

激光測(cè)距傳感器，安裝在云臺(tái)上，用于測(cè)量發(fā)射到目標(biāo)物體上的激光束的長度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的排爆機(jī)器人的目標(biāo)抓取系統(tǒng)，其特征在于，通過如下策略調(diào)整云臺(tái)、雙目攝像機(jī)和激光測(cè)距傳感器之間的安裝位置：

以云臺(tái)旋轉(zhuǎn)角度為0時(shí)的前向?yàn)閄坐標(biāo)方向，旋轉(zhuǎn)軸向上為Z坐標(biāo)方向，通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行角度微調(diào)、雙目攝像機(jī)和激光測(cè)距傳感器的預(yù)緊，使得雙目攝像機(jī)視線方向、激光測(cè)距傳感器發(fā)出的激光束虛擬連桿均與X坐標(biāo)軸方向平行；

在云臺(tái)旋轉(zhuǎn)角度和俯仰角度均控制為0的初始狀態(tài)，記錄兩個(gè)攝像機(jī)中心點(diǎn)、激光測(cè)距器發(fā)射點(diǎn)構(gòu)成的安裝三角形三個(gè)邊長；沿X坐標(biāo)軸方向任意取平行于YZ平面的一個(gè)平面，在該平面上標(biāo)定出雙目攝像機(jī)兩幅圖像的中心點(diǎn)和激光測(cè)距傳感器發(fā)出的光斑點(diǎn)，則三點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)三角形；取另一個(gè)平行于YZ平面的平面，采用上述同樣的方法構(gòu)成三角形；若上述三個(gè)三角形均為全等三角形，則調(diào)節(jié)完畢，此時(shí)若再取不同的平行于YZ平面的平面進(jìn)行驗(yàn)證，應(yīng)仍能構(gòu)成全等三角形；若不全等，則重新調(diào)節(jié)，逐步接近全等；

其中，調(diào)整誤差可用測(cè)量三角形與安裝三角形最大邊長差值和YZ平面與云臺(tái)距離的比值來表示。