[發(fā)明專利]一種應用于機器人抓取的單目視覺測距方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810427821.1
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108759773A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 莊永軍
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市三寶創(chuàng)新智能有限公司
• 主分類號: G01C3/00
• 分類號: G01C3/00;G01C11/04
• 代理公司: 深圳力拓知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44313
• 代理人: 龔健

本發(fā)明公開了一種應用于機器人抓取的單目視覺測距方法，該方法首先利用視覺傳感器采集得到的圖像識別出將要抓取物體上的標志物并定位其中心；接著通過機器人控制調(diào)整單目視覺姿態(tài)，使單目視覺采集的圖像中標志物圖像坐標處于整副圖像的中心；最后，根據(jù)抓取物體上標志物圖像的大小可以計算出抓取物體到單目視覺坐標系原點的距離。實現(xiàn)了單目視覺代替雙目視覺對目標空間坐標的測量，解決了雙目視覺標定、復雜計算以及結(jié)構(gòu)設(shè)計等難題，推廣了單目視覺技術(shù)的實際應用能力，節(jié)約了開發(fā)成本，并且算法實現(xiàn)簡單，運算效率高，實時性強，應用簡便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機器人視覺技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種應用于機器人抓取的單目視覺測距方法。

背景技術(shù)

隨著機器人技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務行業(yè)等領(lǐng)域的廣泛應用,越來越多的機器人開始替代人工完成相關(guān)工作,如生產(chǎn)線上產(chǎn)品的分揀和上、下料，農(nóng)場里的水果采摘，餐廳里的端菜服務等。需求的多樣化使得各個領(lǐng)域?qū)C器人的要求越來越高,如何讓機器人在形狀、尺寸各異的目標物中,準確識別定位并抓取目標物成為自動化領(lǐng)域的難題之一。面對工業(yè)制造與裝配生產(chǎn)線,多種視覺引導工業(yè)機器人實時定位抓取技術(shù)已被應用。通過引導機器人自動抓取目標,能夠有效地解決目標物的識別與定位這一難題,實現(xiàn)各個領(lǐng)域所需的全自動化功能要求,提高生產(chǎn)工作效率。其中，目標物體的視覺定位預知其三維空間坐標是抓取的第一要務，是后面機器人自動化完成各項工作的基礎(chǔ)。而現(xiàn)有的視覺技術(shù)在利用雙目視覺獲取目標三維姿態(tài)信息的過程中相機與目標相對位置固化、算法運算量大和魯棒性差等缺點,過程實現(xiàn)繁瑣，這就限制了視覺機器人的推廣發(fā)展使用，同時也提高了機器人應用技術(shù)難度，可見視覺測距技術(shù)方法非常重要。因此為了解決的這些缺點問題，提高機器人工作的可靠性和穩(wěn)定性，降低其使用條件的限定程度，必須重新設(shè)計一種可以有效解決現(xiàn)存各種缺點的測距技術(shù)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種應用于機器人抓取的單目視覺測距方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種應用于機器人抓取的單目視覺測距方法，包括以下幾個步驟：

步驟(1)：視覺傳感器采集得到的圖像識別出將要抓取物體上的標志物；

步驟(2)：識別定位標志物圖像的中心；

步驟(3)：機器人控制調(diào)整單目視覺姿態(tài)，使單目視覺采集的圖像中標志物圖像坐標處于整副圖像的中心；

步驟(4)：計算抓取物體上標志物圖像的大小；

步驟(5)：利用相機小孔成像模型計算出抓取物體到單目視覺坐標系原點的距離。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述步驟(1)的具體實現(xiàn)方法是：首先利用機器人上固定的單目視覺相機拍攝采集工作場景中的圖像，通過模板匹配識別技術(shù)，尋找識別出所要抓取的物體，得到抓取物體的大致所在方位。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述步驟(2)的具體實現(xiàn)方法是：把步驟(1)識別出的抓取物體上貼的標志物識別出來，并定位標志物圖像的中心。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述步驟(3)的具體實現(xiàn)方法是：機器人攜帶單目視覺相機運動，控制調(diào)整單目視覺姿態(tài)，改變標志物圖像中心處于整副生成圖像的中心位置，即標志物的中心處于視覺相機的光軸上。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述步驟(4)的具體實現(xiàn)方法是：計算標志物豎直方向上邊緣到其中心處的像素個數(shù)，即他們之間的長度，反應了單目視覺相機與抓取物體的距離大小程度。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述步驟(5)具體是：利用相機小孔成像原理模型，根據(jù)他們之間的幾何對應關(guān)系，推導計算出抓取物體到單目視覺坐標系原點的距離。