[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于視覺(jué)和力位圖像學(xué)習(xí)的機(jī)器人精密柔性裝配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110451138.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113134839B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李明富;羅威;趙文權(quán);鄧旭康;劉振宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B25J9/16
• 分類(lèi)號(hào): B25J9/16;B25J9/22
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于視覺(jué)和力位圖像學(xué)習(xí)的機(jī)器人精密柔性裝配方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、控制工業(yè)機(jī)器人，使得處于機(jī)器人末端的待裝工件靠近裝配體的孔，并控制末端工具將待裝工件調(diào)整為待裝配位姿，設(shè)置裝配過(guò)程中的步距，控制工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行裝配操作；

步驟2、裝配過(guò)程中，機(jī)器人每執(zhí)行一次步距，采集一次力信號(hào)和位姿信號(hào)，根據(jù)時(shí)間戳將采集的力信號(hào)和位姿信號(hào)進(jìn)行合成，生成力位關(guān)系圖像，并為該圖像標(biāo)記步進(jìn)運(yùn)動(dòng)標(biāo)簽；

步驟3、重復(fù)步驟2，直到裝配完成，獲得該過(guò)程中所有的力位關(guān)系圖像和所有標(biāo)簽；

步驟4、通過(guò)多次裝配，即多次執(zhí)行步驟1-3，建立力位關(guān)系圖像庫(kù)，該圖像庫(kù)由所有裝配過(guò)程中獲得的力位關(guān)系圖像和標(biāo)簽構(gòu)成；

步驟5、采集裝配過(guò)程中的待裝工件與裝配體相對(duì)位姿的視覺(jué)圖像，并標(biāo)記標(biāo)簽為未完成裝配或已完成裝配，建立由視覺(jué)圖像和標(biāo)簽所構(gòu)成的裝配狀態(tài)圖像庫(kù)；

步驟6、以力位關(guān)系圖像庫(kù)中的力位關(guān)系圖像為輸入，力位關(guān)系圖像庫(kù)中的標(biāo)簽為輸出，構(gòu)建圖像分類(lèi)模型Ⅰ，并將力位關(guān)系圖像庫(kù)中的數(shù)據(jù)輸入圖像分類(lèi)模型Ⅰ進(jìn)行訓(xùn)練；

步驟7、以裝配狀態(tài)圖像庫(kù)中的圖像為輸入，裝配狀態(tài)圖像庫(kù)中的標(biāo)簽為輸出，構(gòu)建圖像分類(lèi)模型Ⅱ，并將裝配狀態(tài)圖像庫(kù)中的數(shù)據(jù)輸入圖像分類(lèi)模型Ⅱ進(jìn)行訓(xùn)練；

步驟8、基于圖像分類(lèi)模型Ⅰ和圖像分類(lèi)模型Ⅱ的輸出結(jié)果，控制機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時(shí)裝配，由實(shí)時(shí)采集的力信號(hào)和位姿信號(hào)生成實(shí)時(shí)力位關(guān)系圖像，輸入已經(jīng)完成訓(xùn)練的圖像分類(lèi)模型Ⅰ，由輸出的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)標(biāo)簽控制工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，將實(shí)時(shí)視覺(jué)圖像輸入已經(jīng)完成訓(xùn)練的圖像分類(lèi)模型Ⅱ，當(dāng)輸出為已完成裝配時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，完成精密裝配。

2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的基于視覺(jué)和力位圖像學(xué)習(xí)的機(jī)器人精密柔性裝配方法，其特征在于：所述步驟1中，步距設(shè)定為工業(yè)機(jī)器人在笛卡爾空間內(nèi)沿任意方向步進(jìn)運(yùn)動(dòng)一次的距離值，其值小于等于裝配精度要求。

3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的基于視覺(jué)和力位圖像學(xué)習(xí)的機(jī)器人精密柔性裝配方法，其特征在于：所述步驟2中，力信號(hào)通過(guò)工業(yè)機(jī)器人末端力傳感器采集，包括三維空間的三個(gè)坐標(biāo)軸x、y、z方向的接觸力信號(hào)Fx、Fy及Fz，繞裝配軸的裝配力矩信號(hào)T和時(shí)間戳，位姿信號(hào)通過(guò)機(jī)器人末端位姿得到，包括末端位置坐標(biāo)值Px、Py、Pz及末端姿態(tài)值Rx、Ry、Rz和時(shí)間戳。

4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的基于視覺(jué)和力位圖像學(xué)習(xí)的機(jī)器人精密柔性裝配方法，其特征在于：所述步驟2中，力位關(guān)系圖像是裝配過(guò)程中的力信號(hào)和位姿信號(hào)繪制得到的二維曲線簇，其繪制方法為：分別將力信號(hào)中的3個(gè)接觸力信號(hào)和裝配力矩信號(hào)作為縱坐標(biāo)，分別將位姿信號(hào)中的3個(gè)末端位置坐標(biāo)值和3個(gè)末端姿態(tài)值作為橫坐標(biāo)，生成至多24條曲線反映不同的力位關(guān)系。

5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的基于視覺(jué)和力位圖像學(xué)習(xí)的機(jī)器人精密柔性裝配方法，其特征在于：所述步驟2中，步進(jìn)運(yùn)動(dòng)標(biāo)簽用于指示下一步運(yùn)動(dòng)，包括運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)步長(zhǎng)，其中運(yùn)動(dòng)方向包括x、y、z、Rx、Ry、Rz方向及x、y、z、Rx、Ry、Rz的合成方向，運(yùn)動(dòng)步長(zhǎng)為步距的整數(shù)倍。