[發明專利]基于視覺引導的作業機器人電動扳手及其控制方法

在審

• 申請號: 202010891799.3
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112140045A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 甄武東;顧永剛;吳少雷;單曉鋒;韓先國;唐旭明;劉強;施淮生;董二寶
• 申請（專利權）人: 國網安徽省電力有限公司淮南供電公司;中國科學技術大學;國家電網有限公司
• 主分類號: B25B21/00
• 分類號: B25B21/00;B25J9/16
• 代理公司: 北京恒泰銘睿知識產權代理有限公司 11642
• 代理人: 王肖林

本發明實施方式提供一種基于視覺引導的作業機器人電動扳手及其控制方法，屬于電力作業場景下機器人的控制技術領域。所述電動扳手包括：機械臂；電動扳手本體，與所述機械臂連接；長焦距攝像頭，設置于所述電動扳手本體的側面，其光軸與所述電動扳手本體旋轉軸線平行；短焦距攝像頭，設置于所述電動扳手本體的側面；激光器，設置于所述電動扳手本體的側面，與所述短焦距攝像頭對稱布置；驅控電路，與所述機械臂、所述電動扳手本體、所述長焦距攝像頭、所述短焦距攝像頭以及所述激光器連接，用于接收外部的指令并控制對應的器件工作以完成螺母在螺桿上的拆卸或安裝。

技術領域

本發明涉及電力作業場景下機器人的控制技術領域，具體地涉及一種基于視覺引導的作業機器人電動扳手及其控制方法。

背景技術

電動扳手相對手工扳手極大提高工作效率，降低操作者體力強度，也廣泛安裝于機器人操作臂末端，實現自動化作業。電動扳手使用時，扳手套筒與螺母之間緊密配合，螺母需精確對準螺桿。人工能夠輕松實現這些操作，但對于機器人而言，卻提出巨大挑戰。一是需要機器人末端有較高的移動定位精度；二是需要準確檢測螺母和螺桿的空間坐標和姿態。隨著科學技術的發展，現代機器人已普遍具有較高的重復定位精度，能滿足拆裝螺母的需要。

在一般的工業自動化流水線上，螺母和螺桿的位置一般都是固定的，可預先進行機器人示教。但在未知作業場景下，例如配電網架空線路檢修作業時，所拆裝螺母的精確空間位置非固定已知，而且所在空間環境復雜，給機器人的電動扳手螺母與螺桿定位帶來巨大挑戰。

發明內容

本發明實施方式的目的是提供一種基于視覺引導的作業機器人電動扳手及其控制方法，能夠在螺母或螺桿的位置未知的情況下，實時定位螺母或螺桿的位置以完成螺母在螺桿上拆卸或安裝操作。

為了實現上述目的，本發明實施方式提供一種基于視覺引導的作業機器人電動扳手，所述電動扳手包括：

機械臂；

電動扳手本體，與所述機械臂連接，用于對現場的螺母執行其在螺桿上的安裝或拆卸操作；

長焦距攝像頭，設置于所述電動扳手本體的側面，其光軸與所述電動扳手本體旋轉軸線平行，用于拍攝現場的螺母或螺桿的放大圖像；

短焦距攝像頭，設置于所述電動扳手本體的側面，用于拍攝現場的整體圖像；

激光器，設置于所述電動扳手本體的側面，與所述短焦距攝像頭對稱布置，用于與所述短焦距攝像頭配合以形成單目視覺系統，所述單目視覺系統用于獲取并定位所述螺母或螺桿的位置；

驅控電路，與所述機械臂、所述電動扳手本體、所述長焦距攝像頭、所述短焦距攝像頭以及所述激光器連接，用于接收外部的指令并控制對應的器件工作以完成螺母在螺桿上的拆卸或安裝。

可選地，所述電動扳手還包括單色光源，所述單色光源設置于所述電動扳手本體的側面，與所述長焦距攝像頭對稱布置；

所述長焦距攝像頭進一步包括與所述單色光源對應的濾光片。

另一方面，本發明還提供一種基于視覺引導的作業機器人電動扳手的控制方法，用于控制如上述任一所述的電動扳手，所述控制方法包括：

接收外部的用于指示需要在螺桿上拆卸或安裝螺母的指令；

根據所述指令，在確定出需要在螺桿上拆卸或安裝螺母時，控制作業機器人以獲取所述螺母的可見端面上的非直線的任意的三點坐標；

根據所述三點坐標獲取所述螺母的粗略坐標及姿態；

根據所述粗略坐標及姿態控制所述機器人的機械臂轉動和平移以使得所述長焦距攝像頭精確對準所述螺母；

獲取所述螺母的精確坐標及姿態；