[發明專利]用于引導機器人智能抓取的嵌入式測控系統和方法

有效

• 申請號: 201611247247.9
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106625675B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 武峰;鄭亮;李超;陳健;曹雛清;高云峰
• 申請（專利權）人: 蕪湖哈特機器人產業技術研究院有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;H04N5/235
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 朱圣榮

技術領域

本發明涉及機器人領域，尤其涉及用于引導機器人智能抓取的嵌入式機器視覺測控系統。

背景技術

機器人智能抓取系統是一種工業現場常用的物體搬運放置系統。廣泛應用于機械、電子、半導體、制藥等眾多領域。在機器人智能抓取技術中，視覺引導技術起著關鍵作用，使用機器視覺技術采集圖像分析處理之后輸出物體的空間位置，并通過對執行裝置輸出控制信號達到對物體的控制抓取，之后再經過圖像采集與處理計算出物體放置的精確位置，進行放置。從而達到使機器人智能抓取系統有效地代替人類完成特定場合物體搬運的功能。

目前用于引導機器人智能抓取的視覺測控系統主要分為兩種，第一種由工控機和視覺傳感器組成，第二種由嵌入式設備和視覺傳感器組成。在第一種用于引導機器人智能抓取的視覺測控系統中，工控機雖然具有實時處理速度較快，性能強大的優點，但是其成本高、占用空間大、安裝不方便的缺點仍然不可忽視，這也是制約工控機在工業機器視覺作業現場大規模使用的一個因素。近年來隨著嵌入式芯片技術以及機器視覺的發展和研究，嵌入式機器視覺測控系統應運而生，并且在引導機器人智能抓取中得到了一定的發展和應用。

如中國專利200910028931.1，提供了一種嵌入式機器視覺測控系統，這種裝置使用FPGA和DSP分別來采集和處理圖片，雖然起到了圖像實時采集處理的作用，但是圖像處理算法的編寫無法借助于集成的OPENCV開發庫，圖像處理難度較大且不夠優化，無法實現普遍的推廣和使用。

如中國專利200910234422.4，提供了一種嵌入式機器視覺智能終端，采用ARM9芯片負責一切數字和邏輯運算，雖然簡化了圖像處理的編程難度并可以實時修改視覺傳感器的參數，但并不具有視覺傳感器補光燈光源且所采用WINCE操作系統，難于裁剪，對資源要求較高，實時性較差，在光線較暗外界環境較復雜的環境中使用效果較差，并且圖像處理的實時性不能保證，極難應用到實際的工業現場中。

目前國內外引導機器人智能抓取所使用的嵌入式機器視覺測控系統主要為國外知名機器視覺公司生產，這類機器視覺產品往往定價高，且售后服務并不能令人滿意。在國內，用于引導機器人智能抓取的嵌入式機器視覺測控技術屬于一個新興的技術領域，近年來隨著國家工業4.0計劃的提出，國內機器人技術蓬勃發展，機器視覺技術正變得越來越重要，開發具有自主知識產權的用于引導機器人智能抓取的嵌入式機器視覺測控系統具有深遠重大的意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是實現一種成本較低、占用空間小、安裝方便、環境適應能力強的抓取機器人的嵌入式測控系統。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：用于引導機器人智能抓取的嵌入式測控系統，包括嵌入式ARM11處理器、攝像頭傳感器模塊和補光燈光源；所述嵌入式ARM11處理器與攝像頭傳感器模塊之間通過USB接口相連接，所述嵌入式ARM11處理器控制攝像頭傳感器模塊的圖像采集與停止，所述嵌入式ARM11處理器通過I/O口連接補光燈光源為其提供電源，所述嵌入式ARM11與機器人抓取執行機構之間通過以太網接口相連接進行數據的收發通信。

所述嵌入式ARM11處理器通過九針調試串口與PC機相連接、通過LVDS接口連接可觸摸顯示屏，所述嵌入式ARM11通過九針調試串口與PC機相連接前期進行引導機器人智能抓取圖像處理文件的下載，所述嵌入式ARM11平臺與可觸摸顯示屏之間通過LVDS接口相連接用于所采集圖像、工作狀態的實時顯示以及攝像頭參數的修改。

所述嵌入式ARM11處理器為三星ITOP4412核心處理器，所述可觸摸顯示屏為電阻屏，所述攝像頭傳感器模塊為最高1200萬像素可選的無畸變120度廣角攝像頭，所述補光燈光源為LED光源。

所述攝像頭傳感器模塊和補光燈光源集成為一體，所述攝像頭傳感器模塊的攝像頭位于補光板中心，所述補光燈光源圍繞攝像頭一周均勻設置，所述補光板邊緣設有固定孔并通過螺釘固定在攝像頭傳感器模塊的底座上。

基于所述用于引導機器人智能抓取的嵌入式測控系統的測控方法，前期用戶根據需要通過PC機開發出機器人智能抓取視覺引導測控可執行文件，通過調試串口下載到嵌入式ARM11開發平臺之后；

1)系統開始工作；

2)判斷是否獲得抓取觸發信號，若是執行下一步，若否等待；

3)觸發攝像頭傳感器模塊采集圖像；

4)攝像頭傳感器模塊采集待抓取物體的圖像信息；

5)嵌入式ARM11處理器計算出物體的空間坐標位置；