[發明專利]一種機器人料框抓取規劃與碰撞檢測方法

有效

• 申請號: 202010463181.7
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111558940B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 汪良紅;王輝;陳新;王雪峰;陳仕晰
• 申請（專利權）人: 佛山隆深機器人有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉俊

1.一種機器人料框抓取規劃與碰撞檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：將實際模型簡化，輸入模型參數建立簡化模型；

在步驟S1中，將實際模型簡化包括：將機器人的抓取夾爪的兩片夾爪簡化為一個長方體，將料框簡化為五個平面；

S2：根據簡化模型建立坐標系，并進行坐標系變換；

在步驟S2中，建立的坐標系包括機器人坐標系O₁，夾爪坐標系O₂和料框坐標系O₃；

在步驟S2中，將夾爪坐標系O₂變換到料框坐標系O₃下考慮夾爪與料框側面的碰撞情況；

坐標系變換的算法如下：

已知夾爪坐標系O₂在機器人坐標系O₁下的齊次變換矩陣為

，

料框坐標系O₃在機器人坐標系O₁下的齊次變換矩陣為

，

則夾爪坐標系O₂在料框坐標系O₃下的齊次變換矩陣為

；

將位置和姿態分開考慮，即：

；

；

其中，為的旋轉矩陣，為的旋轉矩陣，為的旋轉矩陣，為的平移向量，為的平移向量，為的平移向量；

在實際生產過程中，可以控制料框的擺放位置和自定義料框坐標系，當建立的料框坐標系與機器人坐標系的xyz方向一致時，為單位矩陣，則

；

；

S3：獲取目標工件相對于機器人的位姿；

在步驟S3中，通過3D相機與標定好的手眼變換矩陣得到目標工件相對于機器人的位姿；其中，為工件姿態，為目標工件相對于機器人的平移向量；

S4：將位姿進行變換后得到抓取姿態，并帶入到坐標系進行碰撞檢測；

在步驟S4中，具體包括以下步驟：

S4.1：設置工件姿態變換區間Rx[x1，x2]、Ry[y1，y2]、Rz[z1，z2]以及步長Step；

S4.2：對變換區間進行遍歷，將工件姿態分別繞Rx、Ry、Rz旋轉，得到變換姿態；

在步驟S4.2中，還包括通過對工件姿態進行約束，得到約束后的工件姿態，并通過計算得到變換姿態；約束方法如下：

針對繞X軸旋轉對稱的工件，首先將工件姿態轉換為ZYX順序的歐拉角，接著從歐拉角中提取繞X軸旋轉的角度值θ，將θ乘以-1后再轉換為旋轉矩陣R_Xr，然后通過計算得到約束后的工件姿態：

；

針對繞Y軸旋轉對稱的工件，首先將工件姿態轉換為ZXY順序的歐拉角，接著從歐拉角中提取繞Y軸旋轉的角度值θ，將θ乘以-1后再轉換為旋轉矩陣R_Yr，然后通過計算得到約束后的工件姿態：

；

再將代入，計算得到變換姿態；

S4.3：根據變換姿態和平移向量得到變換后的位姿，將變換后的位姿作為抓取姿態帶入到坐標系進行碰撞檢測；

S5：在碰撞檢測的基礎上做抓取規劃。