[發明專利]基于雙目視覺的雙臂協作機器人系統和控制方法

有效

• 申請號: 202110284409.0
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113146620B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 溫秀蘭;胡仰;賀順;周逸一;喬貴方;趙藝兵;李子康
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J18/00;B25J19/04
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 陳月菊

本發明公開了一種基于雙目視覺的雙臂協作機器人系統，包括第一機械臂裝置、第二機械臂裝置、雙目檢測裝置、工作區域裝置、底盤裝置和控制裝置；通過雙目檢測裝置識別工作區域內待雙臂協作抓取與組合的工件的點云數據，完成基于雙目攝像頭觀測模型的手眼關系建模，將待識別工件的像素坐標的重投影誤差最小化；將經逆運動學解算后的結果，選取最優解，反饋至機械臂控制裝置，由其控制第一機械臂先行運動至工件I所在區域，完成抓取任務；隨后，控制第二機械臂仿照第一機械臂經逆解后的閉環舵機運動參數至工件II所在區域；由兩個機械臂協作完成任務。本發明能夠有效提高機器人的作業精度，真正意義上達到擬人化操作，大大提升了工業生產的自動化程度。

技術領域

本發明涉及機器視覺技術領域，具體而言涉及一種基于雙目視覺的雙臂協作機器人系統和控制方法。

背景技術

近年來，隨著機器人技術的發展，仿人雙臂機器人協調運動的研究日益增多。雙臂機器人不是單臂機器人在數量上的簡單疊加，而是通過一定的協調控制算法去共同完成工作任務。因為從事單調、重復性技術勞動的場合仍然需要大量的技術工人，但是隨著勞動力成本的上升，這些技術工人也面臨著巨大的缺口，給目前制造業企業帶來發展的瓶頸和困惑。仿人雙臂機器人比傳統的機器人具有更高的靈活性和更好的適應能力，更適合于復雜多變的工作環境和繁雜的操作任務。當今，機器視覺已廣泛應用于社會生產生活實踐中，尤其在工業生產領域基于雙目視覺的雙臂協作機器人正在逐步得到推廣，為進一步提高機器人精度，需要對末端執行機構運動時與實際工件所產生的距離偏差進行補償，目前尚缺針對此類誤差的控制方法。

在現代化視覺檢測自動加工生產中，工件目標識別與定位是必不可少的一步。傳統的目標識別常常使用迭代最近點的點云配準方法，這種方法一般需要提供一個較好的初值，也就是需要粗配準，但是由于算法本身缺陷，最終迭代結果可能會陷入局部最優，導致配準失敗，往往達不到我們想要的效果。

因此，亟待提出一種基于雙目視覺的雙臂協作機器人裝置，并提出一種能夠實現雙臂協作機器人協調裝配工件的控制方法，能夠較好地提高雙臂機器人的協作效率，并使得機器人適用于復雜的生產生活領域。

發明內容

本發明針對現有技術中的不足，提供一種基于雙目視覺的雙臂協作機器人系統和控制方法，能夠實現工件的協調裝配，并有效提高雙臂機器人的協作精度。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于雙目視覺的雙臂協作機器人系統，所述雙臂協作機器人裝置包括第一機械臂裝置(1)、第二機械臂裝置(3)、雙目檢測裝置(2)、工作區域裝置(4)、底盤裝置(7)和控制裝置；

所述底盤裝置(7)呈扁平長方體狀，沿長邊的延伸方向設置有第一端部和第二端部；所述工作區域裝置(4)水平安裝在底盤裝置(7)上表面的中心區域；結構相同的第一機械臂裝置(1)和第二機械臂裝置(3)鏡像安裝在底盤裝置(7)的第一端部和第二端部，用于對放置在工作區域裝置(4)上方的工件I(402)和工件II(403)進行裝配作業；所述雙目檢測裝置(2)包括L型連接桿(201)與雙目攝像頭(202)，雙目攝像頭(202)通過固定在底盤裝置(7)一側的L型連接桿(201)安裝在工作區域裝置(4)的正上方，用于識別工件I(402)、工件II(403)、第一機械臂裝置(1)末端和第二機械臂裝置(3)末端的點云數據；

所述控制裝置分別以工作區域裝置(4)、第一機械臂裝置(1)、第二機械臂裝置(3)和雙目檢測裝置(2)的中心點為原點構建基坐標系OXYZ、第一機械臂工作坐標系O₁X₁Y₁Z₁、第二機械臂工作坐標系O₂X₂Y₂Z₂和測量坐標系O₃X₃Y₃Z₃；