[發明專利]一種基于新型視覺引導的機器人定位裝置及方法

在審

• 申請號: 201611043697.6
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN108098762A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 鐘鴻飛;覃爭鳴
• 申請（專利權）人: 廣州映博智能科技有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于新型視覺引導的機器人定位裝置及方法，所述系統裝置包括線結構光自掃描裝置、機器人模塊和上位計算機；所述線結構光自掃描裝置包括工業相機、激光器和振鏡；所述機器人模塊包括機器人本體與機器人控制器。所述系統方法為機器人手眼關系與工具坐標系聯合標定的方法，利用該方法，系統最終實現工業機器人對隨機位姿目標對象的三維定位，能夠應用于機器人抓取、搬運作業任務。

技術領域

本發明涉及一種工業機器人定位系統裝置及方法，特別是涉及一種基于新型視覺引導的機器人定位裝置及方法。

背景技術

對機器人多數應用場景而言，需要預先知道目標對象的位姿才能完成相應的作業任務。目前在機器人的工業應用中，大都通過手動示教或離線編程的方式來規劃機器人的工作路徑，然而這種方法嚴格限定了目標對象的起始位姿和終止位姿，只能機械地重復提前規劃好的路徑，且不同的工作對象需要分別示教以得到相應的示教文件，高度結構化的工作環境嚴重制約了機器人的工作效率、靈活性和智能性，無法滿足柔性生產系統的要求。

機器人視覺以其快速、穩定、非接觸的特點，在工業生產中得到了廣泛的應用。通過視覺引導的方式協助機器人完成對目標對象的定位，可有效地提高生產線的工作效率和自動化水平。

目前的機器人定位系統多采用以下兩種：

(1)基于雙目立體視覺的機器人定位方法：此方式可以實現目標對象的快速、非接觸三維定位，但雙目視覺對應點難以匹配，僅能應用于具有顯著特征的目標對象；

(2)工件固定相機：基于二維視覺的引導系統，只能應用于無定位水平傳送場合，無法實現三維視覺引導。

申請公布號為CN102794763A的發明專利申請公開了一種“基于線結構光視覺傳感器引導的焊接機器人系統標定方法”，該系統標定方法通過相機獲取圓靶標圖像，并利用矩陣轉換、Hough變換等方法對圖像進行處理計算，最終獲得工件在不同位姿下的位移值。該發明專利申請實現了機器人基于線結構光視覺傳感器的手眼關系矩陣和傳感器參數的快速標定，但其需采用多種算法對圖像進行處理，且標定算法較為復雜。

申請公布號為CN106003036A的發明專利申請公開了“一種基于雙目視覺引導的物體抓取與放置系統”，該系統使用雙目視覺完成目標物體識別與定位的方法，引導機械臂完成對目標物體的抓取與放置動作。該發明專利申請可以實現對目標對象的快速、非接觸三維定位，但雙目視覺對應點難以匹配，僅能應用于具有顯著特征的目標對象，并不廣泛適用。

申請公布號為CN103558850A的發明專利申請公開了一種“一種激光視覺引導的焊接機器人全自動運動自標定方法”，該方法涉及相機成像原理、激光結構光測量原理和手眼系統工作原理，實現激光結構光引導的焊接機器人系統的全自動標定。此系統需通過相機在三維空間做兩組平移運動來實現相機參數的標定，并判斷每次運動是否符合標定要求，操作方法略累贅。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于新型視覺引導的機器人定位裝置，該裝置采用機器人手眼關系和工具坐標系聯合標定的方法，將目標對象的三維位姿從相機坐標系轉換至機器人工具坐標系，最終實現工業機器人隨機位姿目標對象的三維定位。

本發明的另一個目的在于提供一種應用上述一種基于新型視覺引導的機器人定位裝置實現的方法，提出機器人手眼關系和工具坐標系聯合標定的方法，與兩者獨立標定相比，不存在誤差傳遞問題，提高了機器人的定位精度。再者，系統參數的標定方法簡便易行，利用平面棋盤靶標即可完成系統各模塊的參數標定，能夠滿足工業現場需求。

本發明解決上述技術問題的技術方案為：