[發明專利]一種多機器人協作分揀方法及系統

有效

• 申請號: 201811454472.9
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109365318B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 李策;梅江平;劉海濤;張舵;王浩;張帆
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B07C5/34
• 分類號: B07C5/34;B07C5/36
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗英

1.一種多機器人協作分揀方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)將相機安裝在輸料傳送帶上且位于并聯機器人的上游，所述的相機垂直正對輸料傳送帶，多臺并聯機器人通過支架前后依次安裝在相機下游處的輸料傳送帶和送料傳送帶上方，在輸料傳送帶平面的最左端安裝編碼器，然后啟動輸料傳送帶帶動工件，通過上位機將相機采集的工件圖像轉化成灰度圖像，再進一步處理獲得工件輪廓信息；

(2)根據圖像中工件輪廓信息計算出工件在圖像中的形心坐標，然后通過相機標定、相機與機器人的位置標定以及通過編碼器的脈沖數值記錄工件在輸料傳送帶上的實時位置信息，對工件動態追蹤，上位機讀取編碼器的脈沖數值以計算在機器人坐標系下的工件實時位置信息并傳至控制器；

(3)控制器根據工件實時位置信息控制多臺并聯機器人按照均衡分配策略和每臺機器人按照優化后的抓放順序進行協作分揀，具體步驟如下：

(a)計算工件距離輸料傳送帶上游設定的視場基準線的距離，然后按工件距離輸料傳送帶上游設定的視場基準線的距離由大到小對各個工件位置信息進行排序；

(b)將排序好的工件位置信息間隔一定數量均衡分配至每臺機器人，即保證每臺機器人分揀數量相同，完成多機器人的任務均衡分配；

(c)按步驟(b)中的分配方法，將分配好的工件位置順序信息確定為單臺機器人對工件的抓取順序；

(d)在步驟(c)已經確定單臺機器人抓取工件的順序前提下，在一個分揀節拍內，基于單臺機器人水平移動總行程最短為目標確定工件放置順序，方法為：

第一步，設定在單臺機器人工作空間內待分揀工件數目為n，在機器人坐標系下，單臺機器人抓取時工件的抓取位置坐標為(x_i,y_i)，工件放置位置坐標為(p_i,q_i)，單臺機器人在完成工件一次抓取和放置操作時水平總行程為S_i，則在一個節拍內，完成對n個工件分揀，單臺機器人所走的水平總行程為：

在機器人坐標系下，設單臺機器人對坐標為(x₀,y₀)的工件進行抓取操作時，工件的抓取位置坐標記為(x_i,y_i)，

其中，t為單臺機器人從當前位置運行至工件抓取位置所用時間，θ為機器人坐標系與參考坐標系的轉角，v為傳送帶速度；

第二步，計算在一個節拍內，單臺機器人完成對n個工件分揀，每種放置順序下對應的單臺機器人所走的水平總行程S，然后將得到的S采用冒泡法進行排序，求得最短的S，確定此順序為最終的工件放置順序。

2.根據權利要求1所述的多機器人協作分揀方法，其特征在于：所述通過相機標定、相機與機器人的位置標定的過程如下：

(a)相機坐標系(o_c x_c y_c)建立在輸料傳送帶的平面上；在輸料傳送帶的平面上建立參考坐標系(o_f x_f y_f)，參考坐標原點與相機坐標系原點重合，x_f方向為傳送帶運動方向，y_f方向為垂直于x_f向前；機器人坐標系(o_r x_r y_r)原點位于機器人工作空間中心；

(b)采用張正友標定法，完成相機的標定；通過建立步驟(a)中所述參考坐標系，計算相機坐標系與參考坐標系轉換矩陣、參考坐標系與機器人坐標系的轉換矩陣，完成相機和機器人的位置標定。

3.根據權利要求1或者2所述的多機器人協作分揀方法，其特征在于：所述通過上位機將相機采集的工件圖像轉化成灰度圖像，再進一步處理獲得工件輪廓信息，具體步驟包括：

(a)對轉化后的灰度圖像，采用改進濾波算法進行去噪，即先用中值濾波算法對圖像進行濾波，處理所得圖像分別進行形態學開運算和形態學閉運算，然后對兩者處理后的圖像進行疊加求均值，得到最終處理后的圖像；

(b)采用閾值法對步驟(a)中最終處理后的圖像進行二值化；

(c)對二值化圖像中的工件進行輪廓提取，同時根據工件周長和面積信息，剔除不滿足要求的輪廓，最終獲取工件的輪廓信息。