[發明專利]基于雙夾具實時切換的工業機器人無序抓取方法

在審

• 申請號: 202110054212.8
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112873205A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 強華;王聰慧;劉曉莎;孟嬌嬌
• 申請（專利權）人: 陜西工業職業技術學院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 車寧華

本發明公開了一種基于雙夾具實時切換的工業機器人無序抓取方法，包括步驟：獲取目標工件點云數據和圖像，確定目標工件的粗略位置并將其映射至點云數據，通過點云表面匹配得到目標工件的位置、姿態和匹配分數；確定當前待抓取工件及抓取點；確定當前待抓取工件的抓取方式，并據此進行夾具切換；根據抓取方式進行數學模型切換，得到機器人的六軸法蘭盤的抓取位置和姿態，并進行相應調整；設計抓取路徑，完成工件抓取。本發明根據視覺識別的結果實現機器人兩種夾具的實時切換，并計算切換后夾具的空間位姿，實現不同抓取方式工件的無序抓取，提高了工件抓取成功率。

技術領域

本發明涉及工業機器人技術領域，具體涉及一種基于雙夾具實時切換的工業機器人無序抓取方法。

背景技術

隨著工業自動化的持續快速發展，工業機器人以其穩定、快速、高效的特點正在逐漸取代人類。但是實際工廠生產場景越來越復雜，產線工件種類逐步增加，導致工件上下料工位的工業機器人需同時抓取各種類型的工件；但是每種工件的抓取方式都存在差異，質量較輕且存在光滑平面的工件適合氣動吸取，質量較大無光滑表面的工件需要采用夾爪抓取。工件在料框中的位置和姿態是隨機的并且存在堆疊情況，工件在不同的姿態下需要采用不同的抓取方式，這就對機器人同時處理不同抓取方式工件提出新的挑戰。

現有的工業機器人中雙夾具或多夾具機器人已經非常常見，但是在連續的工業生產過程中，大多都會針對某一種工件采用相同夾具進行夾取。而隨著生產自動化的不斷推進，會出現連續抓取不同形狀和大小工件的情況；也存在需要對料框中的各種規格的工件進行抓取的情況，而針對不同規格形狀的工件采用同一種夾具的抓取成功率較低，帶來一定的安全隱患，且降低生產效率。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提出一種基于雙夾具實時切換的工業機器人無序抓取方法，根據視覺識別的結果實現機器人兩種夾具的實時切換，并計算切換后夾具的空間位姿，實現不同抓取方式工件的無序抓取，提高了工件抓取成功率。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現。

基于雙夾具實時切換的工業機器人無序抓取方法，該機器人為六軸機器人，具有六軸法蘭盤，所述六軸法蘭盤上安裝有工具，所述工具包含吸盤和抓手兩種夾具，所述抓取方法包括以下步驟：

步驟1，利用3D結構光相機獲取目標工件的3D點云數據和2D圖像數據，對目標工件的2D圖像進行圖像學處理，確定目標工件在圖像區域中的粗略位置；將該粗略位置映射至目標工件的3D點云數據，并通過三維點云表面匹配方式，得到目標工件相對于相機的位置、姿態和匹配分數；確定匹配分數最高的工件作為當前待抓取工件，并確定當前待抓取工件的抓取點；

步驟2，確定當前待抓取工件的抓取方式，并據此進行夾具切換；

其中，所述抓取方式為吸取或夾取；

步驟3，根據抓取方式進行工具數學模型切換，得到機器人的六軸法蘭盤的抓取位置和姿態，并據此調整機器人的法蘭盤的位置和姿態；

步驟4，設計抓取路徑，并按照所述抓取路徑完成當前待抓取工件的抓取；

重復步驟1-4，完成所有目標工件的無序抓取。

本發明技術方案的特點和進一步的改進在于：

進一步地，所述確定當前待抓取目標工件的抓取方式，具體為：

對當前待抓取工件的點云數據采用平面擬合法擬合得到工件的最大抓取平面及其面積，判斷該面積是否大于吸盤面積的1.5倍，若是，則選擇吸取方式，否則，進一步計算吸取的成功概率，根據吸取的成功概率確定抓取方式。

更進一步地，所述計算吸取的成功概率，具體為：