[發(fā)明專利]一種基于新型視覺(jué)引導(dǎo)的機(jī)器人定位裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611043697.6
• 申請(qǐng)日: 2016-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108098762A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘鴻飛;覃爭(zhēng)鳴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州映博智能科技有限公司
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于新型視覺(jué)引導(dǎo)的機(jī)器人定位裝置及方法，所述系統(tǒng)裝置包括線結(jié)構(gòu)光自掃描裝置、機(jī)器人模塊和上位計(jì)算機(jī)；所述線結(jié)構(gòu)光自掃描裝置包括工業(yè)相機(jī)、激光器和振鏡；所述機(jī)器人模塊包括機(jī)器人本體與機(jī)器人控制器。所述系統(tǒng)方法為機(jī)器人手眼關(guān)系與工具坐標(biāo)系聯(lián)合標(biāo)定的方法，利用該方法，系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人對(duì)隨機(jī)位姿目標(biāo)對(duì)象的三維定位，能夠應(yīng)用于機(jī)器人抓取、搬運(yùn)作業(yè)任務(wù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種工業(yè)機(jī)器人定位系統(tǒng)裝置及方法，特別是涉及一種基于新型視覺(jué)引導(dǎo)的機(jī)器人定位裝置及方法。

背景技術(shù)

對(duì)機(jī)器人多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景而言，需要預(yù)先知道目標(biāo)對(duì)象的位姿才能完成相應(yīng)的作業(yè)任務(wù)。目前在機(jī)器人的工業(yè)應(yīng)用中，大都通過(guò)手動(dòng)示教或離線編程的方式來(lái)規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的工作路徑，然而這種方法嚴(yán)格限定了目標(biāo)對(duì)象的起始位姿和終止位姿，只能機(jī)械地重復(fù)提前規(guī)劃好的路徑，且不同的工作對(duì)象需要分別示教以得到相應(yīng)的示教文件，高度結(jié)構(gòu)化的工作環(huán)境嚴(yán)重制約了機(jī)器人的工作效率、靈活性和智能性，無(wú)法滿足柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的要求。

機(jī)器人視覺(jué)以其快速、穩(wěn)定、非接觸的特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。通過(guò)視覺(jué)引導(dǎo)的方式協(xié)助機(jī)器人完成對(duì)目標(biāo)對(duì)象的定位，可有效地提高生產(chǎn)線的工作效率和自動(dòng)化水平。

目前的機(jī)器人定位系統(tǒng)多采用以下兩種：

(1)基于雙目立體視覺(jué)的機(jī)器人定位方法：此方式可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)對(duì)象的快速、非接觸三維定位，但雙目視覺(jué)對(duì)應(yīng)點(diǎn)難以匹配，僅能應(yīng)用于具有顯著特征的目標(biāo)對(duì)象；

(2)工件固定相機(jī)：基于二維視覺(jué)的引導(dǎo)系統(tǒng)，只能應(yīng)用于無(wú)定位水平傳送場(chǎng)合，無(wú)法實(shí)現(xiàn)三維視覺(jué)引導(dǎo)。

申請(qǐng)公布號(hào)為CN102794763A的發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種“基于線結(jié)構(gòu)光視覺(jué)傳感器引導(dǎo)的焊接機(jī)器人系統(tǒng)標(biāo)定方法”，該系統(tǒng)標(biāo)定方法通過(guò)相機(jī)獲取圓靶標(biāo)圖像，并利用矩陣轉(zhuǎn)換、Hough變換等方法對(duì)圖像進(jìn)行處理計(jì)算，最終獲得工件在不同位姿下的位移值。該發(fā)明專利申請(qǐng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人基于線結(jié)構(gòu)光視覺(jué)傳感器的手眼關(guān)系矩陣和傳感器參數(shù)的快速標(biāo)定，但其需采用多種算法對(duì)圖像進(jìn)行處理，且標(biāo)定算法較為復(fù)雜。

申請(qǐng)公布號(hào)為CN106003036A的發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了“一種基于雙目視覺(jué)引導(dǎo)的物體抓取與放置系統(tǒng)”，該系統(tǒng)使用雙目視覺(jué)完成目標(biāo)物體識(shí)別與定位的方法，引導(dǎo)機(jī)械臂完成對(duì)目標(biāo)物體的抓取與放置動(dòng)作。該發(fā)明專利申請(qǐng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)對(duì)象的快速、非接觸三維定位，但雙目視覺(jué)對(duì)應(yīng)點(diǎn)難以匹配，僅能應(yīng)用于具有顯著特征的目標(biāo)對(duì)象，并不廣泛適用。

申請(qǐng)公布號(hào)為CN103558850A的發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種“一種激光視覺(jué)引導(dǎo)的焊接機(jī)器人全自動(dòng)運(yùn)動(dòng)自標(biāo)定方法”，該方法涉及相機(jī)成像原理、激光結(jié)構(gòu)光測(cè)量原理和手眼系統(tǒng)工作原理，實(shí)現(xiàn)激光結(jié)構(gòu)光引導(dǎo)的焊接機(jī)器人系統(tǒng)的全自動(dòng)標(biāo)定。此系統(tǒng)需通過(guò)相機(jī)在三維空間做兩組平移運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)相機(jī)參數(shù)的標(biāo)定，并判斷每次運(yùn)動(dòng)是否符合標(biāo)定要求，操作方法略累贅。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于新型視覺(jué)引導(dǎo)的機(jī)器人定位裝置，該裝置采用機(jī)器人手眼關(guān)系和工具坐標(biāo)系聯(lián)合標(biāo)定的方法，將目標(biāo)對(duì)象的三維位姿從相機(jī)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換至機(jī)器人工具坐標(biāo)系，最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人隨機(jī)位姿目標(biāo)對(duì)象的三維定位。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種應(yīng)用上述一種基于新型視覺(jué)引導(dǎo)的機(jī)器人定位裝置實(shí)現(xiàn)的方法，提出機(jī)器人手眼關(guān)系和工具坐標(biāo)系聯(lián)合標(biāo)定的方法，與兩者獨(dú)立標(biāo)定相比，不存在誤差傳遞問(wèn)題，提高了機(jī)器人的定位精度。再者，系統(tǒng)參數(shù)的標(biāo)定方法簡(jiǎn)便易行，利用平面棋盤(pán)靶標(biāo)即可完成系統(tǒng)各模塊的參數(shù)標(biāo)定，能夠滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需求。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案為：