[發(fā)明專利]一種機(jī)器人料框抓取規(guī)劃與碰撞檢測方法

有效

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• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111558940B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪良紅;王輝;陳新;王雪峰;陳仕晰
• 申請（專利權(quán)）人: 佛山隆深機(jī)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(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 劉俊

本發(fā)明提供一種機(jī)器人料框抓取規(guī)劃與碰撞檢測方法，包括以下步驟：S1：將實(shí)際模型簡化，輸入模型參數(shù)建立簡化模型；S2：根據(jù)簡化模型建立坐標(biāo)系，并進(jìn)行坐標(biāo)系變換；S3：獲取目標(biāo)工件相對于機(jī)器人的位姿；S4：將位姿進(jìn)行變換后得到抓取姿態(tài)，并帶入到坐標(biāo)系進(jìn)行碰撞檢測；S5：在碰撞檢測的基礎(chǔ)上做抓取規(guī)劃。本發(fā)明提供一種機(jī)器人料框抓取規(guī)劃與碰撞檢測方法，通過對復(fù)雜的環(huán)境進(jìn)行抽象及簡化，建立簡化模型，經(jīng)過坐標(biāo)系變換進(jìn)行碰撞檢測和抓取規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)減少繁瑣的模型制作與導(dǎo)入，快速地給出抓取結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種機(jī)器人料框抓取規(guī)劃與碰撞檢測方法。

背景技術(shù)

隨著勞動力成本的不斷增加和自動化技術(shù)的提高，以及“中國制造2025”戰(zhàn)略的提出，使用自動化設(shè)備代替人工生產(chǎn)的比率越來越高。工件上料是工廠非常常見的一道工序，其工作繁重乏味，越來越少人愿意從事這一工作。料框抓取是目前解決上料問題的關(guān)鍵方法之一，其中就涉及到機(jī)器人抓取工件時對料框碰撞的檢測和避障，同時規(guī)劃出較好的抓取姿態(tài)提高抓取的成功率。現(xiàn)有的料框抓取方法繁瑣，需要導(dǎo)入機(jī)器人模型、夾具模型和料框模型，并且給出結(jié)果的時間較長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服現(xiàn)有的料框抓取方法繁瑣的技術(shù)缺陷，提供一種機(jī)器人料框抓取規(guī)劃與碰撞檢測方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種機(jī)器人料框抓取規(guī)劃與碰撞檢測方法，包括以下步驟：

S1：將實(shí)際模型簡化，輸入模型參數(shù)建立簡化模型；

S2：根據(jù)簡化模型建立坐標(biāo)系，并進(jìn)行坐標(biāo)系變換；

S3：獲取目標(biāo)工件相對于機(jī)器人的位姿；

S4：將位姿進(jìn)行變換后得到抓取姿態(tài)，并帶入到坐標(biāo)系進(jìn)行碰撞檢測；

S5：在碰撞檢測的基礎(chǔ)上做抓取規(guī)劃。

上述方案中，通過對復(fù)雜的環(huán)境進(jìn)行抽象及簡化，建立簡化模型，經(jīng)過坐標(biāo)系變換進(jìn)行碰撞檢測和抓取規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)減少繁瑣的模型制作與導(dǎo)入，快速地給出抓取結(jié)果。

優(yōu)選的，在步驟S1中，將實(shí)際模型簡化包括：將機(jī)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。

上述方案中，抓取單元主要包括：一臺工業(yè)串聯(lián)機(jī)器人、一個末端抓取夾爪、一個料框以及被抓取物品。一般工業(yè)抓取夾爪為二指，兩指平行且對齊，每片夾爪在機(jī)器人末端法向方向上尺寸較大，而厚度較小；料框?yàn)殚L方體結(jié)構(gòu)，包含五個面，四個側(cè)面和一個底面。因?yàn)閷?shí)際情況為夾爪在機(jī)器人末端法向方向上尺寸會大于料框的高度，即機(jī)器人本體一般不會和料框發(fā)生碰撞，而抓取過程中也一般不考慮與料框底部的碰撞，因此在抓取碰撞檢測問題中，只需考慮夾爪與料框側(cè)面的碰撞情況。

優(yōu)選的，在步驟S2中，建立的坐標(biāo)系包括機(jī)器人坐標(biāo)系O₁，夾爪坐標(biāo)系O₂和料框坐標(biāo)系O₃。

上述方案中，機(jī)器人坐標(biāo)系由機(jī)器人本體決定；料框坐標(biāo)系以三條棱邊建立坐標(biāo)系；夾爪坐標(biāo)系的圓心為夾爪向外最遠(yuǎn)處中心點(diǎn)，以機(jī)器人末端向外為z軸，x軸為夾爪閉合張開方向，y軸由右手定則決定。

優(yōu)選的，在步驟S2中，將夾爪坐標(biāo)系O₂變換到料框坐標(biāo)系O₃下考慮夾爪與料框側(cè)面的碰撞情況。

上述方案中，料框坐標(biāo)系和夾爪坐標(biāo)系都可以在機(jī)器人坐標(biāo)系下進(jìn)行表示，但由于只考慮側(cè)料框和夾爪的碰撞檢測，故需要進(jìn)行坐標(biāo)變換，將夾爪坐標(biāo)系變換到料框坐標(biāo)系下進(jìn)行考慮。

優(yōu)選的，坐標(biāo)系變換的算法如下：