[發明專利]基于圖像幾何匹配的機器手控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202010401731.2
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111531544B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 劉沐蕓;杜祥熙;李樹盛;丁盛
• 申請（專利權）人: 深圳賽動生物自動化有限公司;個體化細胞治療技術國家地方聯合工程實驗室（深圳）
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 深圳市精英專利事務所 44242
• 代理人: 林燕云

本發明涉及基于圖像幾何匹配的機器手控制系統及其控制方法，該系統包括主控制器、機器手控制器、機器手、相機控制組件以及若干個相機；相機，用于采集機器手的操作圖像；相機控制組件，用于對操作圖像進行圖像幾何匹配，以得到匹配結果；主控制器根據匹配結果輸出對應的控制信號；機器手控制器根據控制信號輸出驅動信號；機器手根據驅動信號進行容器的搬運工作。本發明通過設置相機控制組件以及若干個相機，以此構成機器視覺部件，利用相機控制組件以及相機進行圖像識別，相機控制組件采用幾何匹配的方式進行圖像識別，可以實時監控機器手的工作過程，實現增加自動監控的模塊，實時監控機器手的操作狀態，以提升機器手的操作效率和準確率。

技術領域

本發明涉及機器控制系統，更具體地說是指基于圖像幾何匹配的機器手控制系統及其控制方法。

背景技術

傳統的干細胞制備基本上是手工加上半自動化設備完成的，制備過程需要大量的制備人員手工參與，手工制備存在效率低、感染幾率高、出錯率高、質量監控難等弊端，影響了干細胞產品的質量和對干細胞產品的帶來污染的風險。

隨著干細胞制備過程引進了全自動化的設備，特別是應用了無菌機器手，可以針對復雜繁瑣的制備過程，通過柔性編程技術，實現仿人工的制備操作，解決了制備人員直接接觸器具帶來了對干細胞污染的風險。無菌機器手在干細胞制備過程中主要用來搬運離心管、凍存管等在干細胞制備過程中使用的重要容器，干細胞制備過程中，流程相對來說比較復雜、工序長，工作點位有離心機、稱重平臺、離心管開/關蓋平臺、凍存管開/關蓋平臺等。機器手搬運容器的指令動作過程為：機器手處于安全點位，等待主控制器指令；機器手收到主控制器發出的搬運路徑號和工作使能，通過接收位置傳感器的信號，判斷搬運點有物料，放置點無物料；機器手運動到搬運點夾取物料，通過夾手位置傳感器，判斷物料已經在夾手內，然后通過預設的路徑運行至放置點，松開夾爪，通過夾手位置傳感器，判斷已經把物料放置完畢；機器手回到安全點，反饋工作結果給主控制器，重復上述步驟。

無菌機器手的應用高效安全解決了干細胞制備容器在各個工位傳遞問題，規避了操作人員手工操作帶來的污染風險，但同時也帶了新的設備安全操作的問題，機器手長時間獨立自動工作，除了有足夠的指令與上位控制器交換，使上位控制器能及時準確掌握機器手的工作狀態和工作結果，還必須有第三方監視反饋，確保機器手每步操作都是按照預定的路徑運行，防止因指令交互的錯誤導致機器手的誤動作；因為涉及的搬運物料離心管、凍存管等是非常重要的物料，多數里面已經有細胞懸液，有的搬運工序甚至是在容器沒有關蓋的狀態下進行的，機器手上的夾手位置感應器只能判斷夾手是否夾取容器，無法感知容器是否在水平狀態；容器搬運點和放置點的位置傳感器只能感知該處是否有容器，無法判斷容器是否在水平狀態和偏移情況，容器在工作位置的過度移位，對搬運前和搬運后的自動化工序操作都是有極大影響；而目前針對于上述的問題，大多只能人為解決，也就是人為進行監控后，并操作機器手進行容器的搬運，但是這樣子的效率較低，且準確程度不高。

因此，有必要設計一種新的系統，實現增加自動監控的模塊，實時監控機器手的操作狀態，以提升機器手的操作效率和準確率。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供基于圖像幾何匹配的機器手控制系統及其控制方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：基于圖像幾何匹配的機器手控制系統，包括主控制器、機器手控制器、機器手、相機控制組件以及若干個相機；所述相機，用于采集機器手的操作圖像；所述相機控制組件，用于對所述操作圖像進行圖像幾何匹配，以得到匹配結果；所述主控制器，用于根據所述匹配結果輸出對應的控制信號；所述機器手控制器，用于根據所述控制信號輸出驅動信號；所述機器手，用于根據所述驅動信號進行容器的搬運工作。