[發明專利]抓取在線工件的機器人位姿及運動軌跡定位系統與方法

在審

• 申請號: 201510136679.1
• 申請日: 2015-03-26
• 公開（公告）號: CN104786226A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 全燕鳴;朱正偉;郭清達
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B25J13/08
• 分類號: B25J13/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 劉巧霞

1.抓取在線工件的機器人位姿及運動軌跡定位系統，其特征在于，包括用于實時拍攝工件的相機、用于抓取工件的機器人系統、用于根據相機所拍攝圖像得到機器人系統抓取坐標的圖像處理器、工作臺，所述相機固定在一相機支架上，相機支架和機器人系統分別設置于工作臺的兩側；所述圖像處理器分別與相機和機器人系統中的機器人控制裝置相連；所述工作臺上設有工件傳輸帶，工件在工件傳輸帶上運動；所述機器人系統的末端設有用于夾緊及旋轉工件的末端執行器；所述相機的光軸與工件運動的方向垂直，相機用于獲取工件的軸側圖像。

2.根據權利要求1所述的抓取在線工件的機器人位姿及運動軌跡定位系統，其特征在于，在所述工件傳輸帶的兩端設有用于探測工件是否進入相機視場的光電傳感器，該光電傳感器與相機外接觸發頭連接。

3.一種基于權利要求1-2任一項所述的抓取在線工件的機器人位姿及運動軌跡定位系統的定位方法，其特征在于，包括步驟：

S1、調整相機的安裝位置和安裝角度，使得工件進入相機視場后相機能獲取工件的軸側圖像；

S2、將標定板放置于工件傳輸帶上，且位于相機的視場中心，對相機-工件傳輸帶平面-末端執行器進行幾何標定；

S3、依據相機的安裝空間位置和已知的工件形狀尺寸，建立幀坐標系uov中工件特征圖像坐標與絕對坐標系XYZ中工件三維位姿坐標之間的轉換數學模型；

S4、依據機器人在絕對坐標系中的空間位置，建立工件在絕對坐標系XYZ中三維位姿坐標與在機器人坐標系X₁Y₁Z₁中坐標之間的轉換數學模型；

S5、工件傳送帶以速度V攜載工件平移運動，當探測到工件進入相機視場后相機獲取工件的軸側圖像，提取該軸側圖像中工件的圖像特征點；

S6、依據工件的圖像特征點的坐標，結合步驟S2中的標定值以及步驟S3、S4建立的數學模型，得到機器人抓取時的工件在機器人坐標系X₁Y₁Z₁中的三維位姿及空間坐標,將此數據傳輸給機器人控制器，進而控制末端執行器抓取在線工件。

4.根據權利要求3所述的定位方法，其特征在于，還包括步驟：

S7、機器人控制器實時采集當前末端執行器的位置，然后計算此實際位置和目標位置的偏差，根據此偏差反饋一運動控制信號控制末端執行器運動，形成一閉環控制回路，直至末端執行器精密抓取工件。