[發(fā)明專利]機(jī)器人的物體抓取系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109664317B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樊澤宇;李明明;吳龍飛
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳勇藝達(dá)機(jī)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

本發(fā)明公開了一種機(jī)器人的物體抓取系統(tǒng)及方法，所述方法包括：由機(jī)器人的雙目攝像頭識別目標(biāo)物體，并將目標(biāo)物體設(shè)置于雙目攝像頭視野中央位置；計算目標(biāo)物體的三極坐標(biāo)，并將三極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為機(jī)器人手臂的控制坐標(biāo)；手臂主控在機(jī)器人手臂運(yùn)行路徑的中間增加多個中間點(diǎn)，并給出中間點(diǎn)坐標(biāo)；手臂關(guān)節(jié)執(zhí)行器驅(qū)動機(jī)器人手臂按照設(shè)定中間點(diǎn)坐標(biāo)行進(jìn)，并到達(dá)目標(biāo)物體坐標(biāo)位置；控制機(jī)器人手臂按照計算的補(bǔ)償角度移動機(jī)器人手臂，直至手臂末端位置與目標(biāo)點(diǎn)位置的偏差小于設(shè)定閾值。本發(fā)明的機(jī)器人手臂不需要配備高精度電機(jī)等部件，動作沒有限制冗余自由度，兩個攝像頭可以自由轉(zhuǎn)動并時刻追蹤目標(biāo)物體，這樣使機(jī)器人看起來更加擬人化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明具體機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)器人的物體抓取系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著社會的進(jìn)步，各行各業(yè)都得到了前所未有的發(fā)展，同時對生產(chǎn)力也有了更大的需求，機(jī)器人順應(yīng)時代的需求應(yīng)運(yùn)而生。因為它們能做一些繁瑣或者危險等人類不愿意去做的工作，這使得機(jī)器人技術(shù)得到了飛速發(fā)展，其中對物品的識別分揀更是節(jié)省了大量人力，比如在生產(chǎn)線上對一些殘次品的分揀或者對快遞包裹的分類拾取。對于人形機(jī)器人來說，抓取物體也成為一項必須攻克的難關(guān)。

機(jī)器人抓取物體過程主要涉及兩項技術(shù)：對物體的識別并得到其空間中的位置；運(yùn)行機(jī)械臂達(dá)到此位置并抓取物體。目前簡單場景下例如只需要得到物件的二維坐標(biāo)可以通過單個攝像頭進(jìn)行識別，但是在某些復(fù)雜場景下就需要用雙目攝像頭得到物體的三維坐標(biāo)。

目前單目攝像頭在小范圍內(nèi)的坐標(biāo)精度基本可以達(dá)到需求，但是存在只能得到二維坐標(biāo)的缺點(diǎn)，雙目攝像頭可以得到物體的三維坐標(biāo)，但是由于圖像畸變等問題引入一些誤差還原及合成等算法又會增加很多運(yùn)算量。在機(jī)械臂控制方面，由于人形機(jī)器人的手臂是七個自由度，屬于冗余自由度機(jī)械臂，有的通過減少手臂自由度來達(dá)到控制的簡化，但這會使手臂動作看起來比較僵硬死板。沒有減少自由度的手臂則通過梯度投影法、雅克比偽逆法、加權(quán)最小范數(shù)法等解決冗余自由度的問題。而這些方法對于一般的開發(fā)者來說不易掌握，且對執(zhí)行器、傳感器和機(jī)械結(jié)構(gòu)等的要求都比較高。

因此，現(xiàn)有技術(shù)需要改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種機(jī)器人的物體抓取系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，基于本發(fā)明實(shí)施例的一個方面，公開一種機(jī)器人的物體抓取系統(tǒng)，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(biāo)物體；

攝像頭控制電機(jī)，所述攝像頭控制電機(jī)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(yùn)動，所述攝像頭控制電機(jī)設(shè)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(jī)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(biāo)物體，并使識別的目標(biāo)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(jī)連接，用于驅(qū)動雙目攝像頭和攝像頭控制電機(jī)，同時獲取攝像頭控制電機(jī)的編碼器脈沖數(shù)計算目標(biāo)物體坐標(biāo)并轉(zhuǎn)換為機(jī)器人手臂坐標(biāo)系的極坐標(biāo)；

手臂主控，與所述攝像頭主控連接，用于接收攝像頭主控發(fā)送的機(jī)器人手臂坐標(biāo)系的極坐標(biāo)，并解析其坐標(biāo)值，輸出至機(jī)器人手臂；

手臂關(guān)節(jié)執(zhí)行器，與所述手臂主控連接，在所述手臂主控的控制下進(jìn)行相應(yīng)動作；

手掌關(guān)節(jié)執(zhí)行器，與所述手臂主控連接，在所述手臂主控的控制線進(jìn)行相應(yīng)動作。

基于本發(fā)明的機(jī)器人的物體抓取系統(tǒng)的另一個實(shí)施例中，所述手臂關(guān)節(jié)執(zhí)行器包括伺服電機(jī)或舵機(jī)，所述伺服電機(jī)或舵機(jī)用于控制機(jī)器人手臂的動作，其動作控制方式為位置控制方式。

基于本發(fā)明實(shí)施例的另一個方面，公開一種機(jī)器人的物體抓取方法，包括：