[發(fā)明專利]一種連桿機(jī)械手的非定點(diǎn)物料視覺識別與抓取裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811553969.6
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109877827B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊強(qiáng);朱俊汶;郭瑜;馬交成;邱豪;聞聰聰;孫志禮
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J9/10;B25J9/12
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 陳曦

本發(fā)明的一種連桿機(jī)械手的非定點(diǎn)物料視覺識別與抓取裝置及方法，裝置包括：連桿機(jī)械手、視覺定位采集系統(tǒng)、圖像處理及姿態(tài)解算系統(tǒng)，用于對物料的圖像進(jìn)行處理換算出物料中心點(diǎn)在連桿機(jī)械手坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，計算出連桿機(jī)械手各伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動角度，并轉(zhuǎn)換為脈沖數(shù)和脈沖方向；驅(qū)動伺服系統(tǒng)，將脈沖數(shù)和脈沖方向轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電平變換，控制連桿機(jī)械手使其末端到達(dá)指定位置完成物料的抓取工作。本發(fā)明不限定物料的初始拾取位置，物料位置改變時，通過連桿機(jī)械手運(yùn)動學(xué)綜合視覺定位數(shù)據(jù)和裝置本體機(jī)械尺寸計算到達(dá)物料位置，利用運(yùn)動學(xué)反解計算各關(guān)節(jié)電機(jī)所需轉(zhuǎn)動的角度，機(jī)械手使其末端到達(dá)指定位置完成物料的抓取工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人視覺識別技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種連桿機(jī)械手的非定點(diǎn)物料視覺識別與抓取裝置及方法。

背景技術(shù)

物料的取放問題是工業(yè)生產(chǎn)制造中最常見的問題。用人力取放物料不僅大大增加了企業(yè)對勞動力的雇傭成本，同時在一些特定的場合，如高溫、高壓、腐蝕性的環(huán)境下，人力取物似乎不再行得通。因此各式各樣的機(jī)械臂被運(yùn)用在工業(yè)生產(chǎn)制造中。

目前市場上機(jī)械臂的控制主要以示教來實(shí)現(xiàn)的。即通過示教器慢慢控制機(jī)械臂末端到達(dá)指定的位置，進(jìn)行物料抓取。但是一旦物料的位置發(fā)生了改變，則每次都需要進(jìn)行重新的示教，這顯然浪費(fèi)勞動力成本且阻礙自動化水平提高。因此，急需一種可根據(jù)實(shí)際需求能夠自動識別物料的特征、確定物料的位置，并根據(jù)物料的位置直接控制連桿機(jī)械手完成抓取工作的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種連桿機(jī)械手的非定點(diǎn)物料視覺識別與抓取裝置及方法，可對非定點(diǎn)物料的位置進(jìn)行定位識別，并計算出機(jī)械手的運(yùn)動軌跡，使機(jī)械手末端到達(dá)指定位置，完成物料的抓取工作。

本發(fā)明提供一種連桿機(jī)械手的非定點(diǎn)物料視覺識別與抓取裝置，包括：

連桿機(jī)械手，包括底座、大臂、小臂、氣動手抓、驅(qū)動底座回轉(zhuǎn)的第一伺服電機(jī)、驅(qū)動大臂伸展的第二伺服電機(jī)和驅(qū)動小臂俯仰的第三伺服電機(jī)；

視覺定位采集系統(tǒng)，用于采集非定點(diǎn)物料的圖像；

圖像處理及姿態(tài)解算系統(tǒng)，用于對物料的圖像進(jìn)行處理換算出物料中心點(diǎn)在連桿機(jī)械手基坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，計算出連桿機(jī)械手各伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動角度，并轉(zhuǎn)換為脈沖數(shù)和脈沖方向；

驅(qū)動伺服系統(tǒng)，將脈沖數(shù)和脈沖方向轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電平變換，控制連桿機(jī)械手使其末端到達(dá)指定位置完成物料的抓取工作。

在本發(fā)明的連桿機(jī)械手的非定點(diǎn)物料視覺識別與抓取裝置中，所述視覺定位采集系統(tǒng)包括：支撐機(jī)構(gòu)、設(shè)置在支撐機(jī)構(gòu)上的工業(yè)相機(jī)和環(huán)形光源。

在本發(fā)明的連桿機(jī)械手的非定點(diǎn)物料視覺識別與抓取裝置中，所述圖像處理及姿態(tài)解算系統(tǒng)包括：

圖像處理模塊，用于對非定點(diǎn)物料的圖像進(jìn)行處理與解算獲得物料中心點(diǎn)在相機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；

位姿轉(zhuǎn)換模塊，根據(jù)相機(jī)坐標(biāo)系與連桿機(jī)械手坐標(biāo)系之間的位姿變換關(guān)系，換算出物料中心點(diǎn)在連桿機(jī)械手基坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；

位姿計算模塊，根據(jù)物料中心點(diǎn)在連桿機(jī)械手基坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，解算出連桿機(jī)械手各伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動角度，并將旋轉(zhuǎn)角度換算為脈沖數(shù)和脈沖方向。

在本發(fā)明的連桿機(jī)械手的非定點(diǎn)物料視覺識別與抓取裝置中，所述驅(qū)動伺服系統(tǒng)包括：

下位機(jī)，將脈沖數(shù)、脈沖方向和電機(jī)使能指令轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的脈沖信號，發(fā)送給伺服驅(qū)動器；

伺服驅(qū)動器，根據(jù)脈沖信號驅(qū)動相應(yīng)的伺服電機(jī)完成對連桿機(jī)械手的控制，使其末端到達(dá)指定位置完成物料的抓取工作。