[發明專利]一種基于3D視覺的機械臂精確放置軌跡規劃方法

有效

• 申請號: 202010223876.8
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111347426B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 許金鵬;溫志慶;周德成
• 申請（專利權）人: 季華實驗室
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 佛山市海融科創知識產權代理事務所(普通合伙) 44377
• 代理人: 陳志超;黃家豪

本發明提供了一種基于3D視覺的機械臂精確放置軌跡規劃方法，包括步驟：S1.對兩個視覺系統進行標定；S2.計算位于目標放置點正上方預設高度處的一個待規劃點的理論位姿；S3.機械臂帶動物體移向待規劃點處；S4.聯合兩個視覺系統獲取物體位姿；S5.對比獲取的物體位姿和步驟S2中得到的理論位姿，判斷兩者是否相等，若不相等執行步驟S6，若相等執行步驟S7；S6.規劃運動軌跡并利用兩個視覺系統獲取的物體位姿，對機械臂進行閉環控制從而使物體沿規劃的軌跡移至待規劃點，并執行步驟S5；S7.機械臂帶動物體朝下移至目標放置點；該方法可提高機械臂將物體放置到目標點處的精確度。

技術領域

本發明涉及工業機械臂技術領域，尤其涉及一種基于3D視覺的機械臂精確放置軌跡規劃方法。

背景技術

隨著工業的發展，機械臂的應用越來越普遍，機械臂的抓取和放置運動的應用場景也越來越廣泛。

目前機械臂對物體的抓取和放置方法有以預設路線在兩點之間進行抓取與放置、通過深度學習來實現快速抓取與放置等；

對于以預設路線在兩點之間進行抓取與放置的方法，由于長期往復運動，機械臂運動誤差和夾爪本身誤差會積累，導致放置位置不準確；

對于通過深度學習來實現快速抓取與放置，需要進行大量的學習訓練，工作量非常大，而且達到的效果常常不夠理想，機械臂的放置精度依然不夠高。

因此，在加工精度要求高的場景下，機械臂的精準放置往往不能滿足加工需求，無法把物體準確放置到目標點處。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種基于3D視覺的機械臂精確放置軌跡規劃方法，旨在解決了目前機械臂無法準確將物體放置到目標點處的問題。

為了達到上述目的，本發明采取了以下技術方案：

一種基于3D視覺的機械臂精確放置軌跡規劃方法，包括步驟：

S1.對兩個視覺系統進行標定，其中一個視覺系統包括4個布置在機械臂操作平臺上方的RGBD相機，另一個視覺系統包括4個布置在機械臂操作平臺下方的2D相機；

S2.計算位于目標放置點正上方預設高度處的一個待規劃點的理論位姿；

S3.機械臂帶動物體移向待規劃點處；

S4.聯合兩個視覺系統獲取物體位姿；

S5.對比獲取的物體位姿和步驟S2中得到的理論位姿，判斷兩者是否相等，若不相等執行步驟S6，若相等執行步驟S7；

S6.規劃運動軌跡并利用兩個視覺系統獲取的物體位姿，對機械臂進行閉環控制從而使物體沿規劃的軌跡移至待規劃點，并執行步驟S5；

S7. 機械臂帶動物體朝下移至目標放置點。

所述的基于3D視覺的機械臂精確放置軌跡規劃方法中，步驟S1中，對兩個視覺系統進行標定包括：

各相機的自標定，以獲得相機的內、外參數；

各相機的手眼標定，以獲得兩個視覺系統與機械臂基坐標系的轉換矩陣；

兩個視覺系統的聯合標定，以獲得兩個視覺系統之間的轉換矩陣。

所述的基于3D視覺的機械臂精確放置軌跡規劃方法中，獲得每個視覺系統與機械臂基坐標系的轉換矩陣的方法包括步驟：

1）對每個相機進行手眼標定，得到每個相機與機械臂基坐標系之間的變換矩陣；

2）根據得出來的變換矩陣，換算出各個相機之間的位置關系；

3）將換算出來的位置關系，輸入到視覺系統中，將四個相機所看到工作場景融合為一個整體的工作空間；