[發明專利]機器人的物體抓取系統及方法

有效

• 申請號: 201910069683.9
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109664317B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 樊澤宇;李明明;吳龍飛
• 申請（專利權）人: 深圳勇藝達機器人有限公司
• 主分類號: B25J13/08
• 分類號: B25J13/08;B25J19/04;B25J9/16
• 代理公司: 北京金蓄專利代理有限公司 11544
• 代理人: 孫巍

1.一種機器人的物體抓取系統，其特征在于，包括：

雙目攝像頭，所述雙目攝像頭包括兩個攝像頭，用于識別目標物體；

攝像頭控制電機，所述攝像頭控制電機包括三個，與所述雙目攝像頭連接，用于控制雙目攝像頭三個自由度方向的運動，所述攝像頭控制電機設置編碼器，用于讀取雙目攝像頭的角度；

攝像頭控制云臺，用于將雙目攝像頭和攝像頭控制電機固定其上，控制所述雙目攝像頭的位置，使攝像頭掃描識別目標物體，并使識別的目標物體位于所述雙目攝像頭的中央；

攝像頭主控，與所述雙目攝像頭、攝像頭控制電機連接，用于驅動雙目攝像頭和攝像頭控制電機，同時獲取攝像頭控制電機的編碼器脈沖數計算目標物體坐標并轉換為機器人手臂坐標系的極坐標；

手臂主控，與所述攝像頭主控連接，用于接收攝像頭主控發送的機器人手臂坐標系的極坐標，并解析其坐標值，輸出至機器人手臂；

手臂關節執行器，與所述手臂主控連接，在所述手臂主控的控制下進行相應動作；

手掌關節執行器，與所述手臂主控連接，在所述手臂主控的控制線進行相應動作；

其抓取方法包括：

由機器人的雙目攝像頭識別目標物體，并在攝像頭控制云臺的控制下將目標物體設置于雙目攝像頭視野中央位置；

攝像頭主控計算目標物體的三極坐標，并將目標物體的三極坐標轉換為機器人手臂的控制坐標發送給手臂主控；

手臂主控根據目標物體坐標與手臂主控當前坐標在機器人手臂運行路徑的中間增加多個中間點，并給出中間點坐標；

手臂關節執行器驅動機器人手臂按照設定中間點坐標行進，并到達目標物體坐標位置；

雙目攝像頭返回手臂末端與目標物體的視覺圖像，判斷手臂末端位置與目標點位置的偏差是否小于設定閾值；

如果是，則完成目標物體的抓取；

如果否，則計算手臂末端位置與目標點位置的偏差量，得到機器人手臂運動的補償角度；

手臂主控控制手臂關節執行器驅動機器人手臂按照計算的補償角度移動機器人手臂，直至手臂末端位置與目標點位置的偏差小于設定閾值。

2.根據權利要求1所述的機器人的物體抓取系統，其特征在于，所述手臂關節執行器包括伺服電機或舵機，所述伺服電機或舵機用于控制機器人手臂的動作，其動作控制方式為位置控制方式。

3.根據權利要求1所述的機器人的物體抓取系統，其特征在于，所述由機器人的雙目攝像頭識別目標物體，并在攝像頭控制云臺的控制下將目標物體設置于雙目攝像頭視野中央位置包括：

通過攝像頭控制云臺調整雙目攝像頭位置，對雙目攝像頭前方的空間進行掃描；

當雙目攝像頭視野中掃描到目標物體后對所得圖像進行處理，得到目標物體在圖像中的位置；

攝像頭控制云臺根據圖像中目標物體的位置調整云臺角度，保持目標物體在圖像正中央的位置。

4.根據權利要求1所述的機器人的物體抓取系統，其特征在于，所述攝像頭主控計算目標物體的三極坐標為：

T(α，X，Y)：

α為雙目攝像頭的俯仰角；

式中：A，B分別為雙目攝像頭的兩個攝像頭在鎖定目標物體后與攝像頭控制云臺的夾角，c為雙目攝像頭的兩個攝像頭之間的距離。

5.根據權利要求4所述的機器人的物體抓取系統，其特征在于，所述將目標物體的三極坐標轉換為機器人手臂的控制坐標為：

T(β，X’，Y)：

式中：e為雙目攝像頭的中心點與與機器人手臂原點在水平方向上的距離，f為雙目攝像頭的中心點與機器人手臂原點在豎直方向上的距離。