[發明專利]一種空中線夾的機械臂定位拆卸方法、裝置及存儲介質

有效

• 申請號: 202210172670.6
• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114434123B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 王松;陳張
• 申請（專利權）人: 億嘉和科技股份有限公司
• 主分類號: B23P19/00
• 分類號: B23P19/00;B25J9/16
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 梁天彥

本發明公開了一種空中線夾的機械臂定位拆卸方法、裝置及存儲介質，其通過3D建模粗定位線夾所在位置，然后采集靶標盤的灰度圖像和點云數據，然后計算獲得靶標中心和靶標邊緣像素對應的三維坐標，并計算靶標繞靶標盤的法向量的旋轉角度，獲得靶標的位置和姿態，進一步計算出線夾插孔的位置和姿態，并將其坐標從相機坐標系轉換到機器人坐標系，控制機器人手臂末端攜帶工具插入線夾插孔，進入線夾的拆線流程。本發明能夠有效指導手臂操作工具插入線夾插孔進行操作，識別精度高，能夠滿足工具插入線夾的冗余量，成功指導機器人拆卸線夾，縮短空中線夾拆卸作業的用時。

技術領域

本發明涉及機械設備技術領域，尤其涉及一種空中線夾的機械臂定位拆卸方法、裝置及存儲介質。

背景技術

目前在基于感知定位信息進行控制操作的方法，主要應用在機械狗和自動駕駛的領域。自動駕駛的感知范圍從幾米到幾百米，距離遠跨度大，但是感知精度無法達到厘米級，不能夠滿足國網作業對線纜進行操作時的要求精度。機械狗的感知精度較高，但是機械狗的感知主要是建立在基于地面的環境結構上，而帶電作業主要是在高空中進行，空中的線纜沒有地面作為參考系，所以難以滿足帶電拆卸任務的需求。

為了能夠滿足在空中實現厘米級精度的感知定位，并進行控制操作，需要研發一種能夠實現旁路拆卸任務的方法，來實現機器人完成帶電旁路拆卸任務。

發明內容

技術目的：針對上述技術問題，本發明公開了一種基于立體視覺定位的機械臂拆卸工具方法，其通過立體視覺傳感器定位到旁路線夾上靶標的坐標和姿態，利用靶標和線夾機構的固定關系，使機器人獲得線夾上插孔的精確位置和方向，再通過運動規劃算法控制機械臂將手臂末端工具插入線夾上的插孔進行解鎖，完成線夾的拆卸任務。

技術方案：為實現上述技術目的，本發明采用了如下技術方案：

一種空中線夾的機械臂定位拆卸方法，其特征在于，包括如下步驟：

在線夾的上方設置靶標盤，建立線夾和靶標盤之間位置關系的3D模型；

采集靶標盤的灰度圖像和點云數據；

在相機坐標系下，基于所述灰度圖像和點云數據，采用多尺度模板匹配算法，計算靶標中心點的三維坐標，采用平面擬合算法，計算靶標盤的法向量；

基于所述灰度圖像和點云數據，采用邊緣檢測算法，計算靶標盤邊緣的三維坐標集合；采用直線擬合算法，計算靶標盤邊緣的方向向量，進一步計算靶標繞靶標盤的法向量的旋轉角度；

通過所述靶標盤的法向量和所述旋轉角度，獲得靶標盤的位置和姿態，結合所述3D模型，計算線夾的插孔位置和姿態；

將線夾的插孔位置和姿態信息從坐標從相機坐標系轉換到機器人坐標；

機械臂末端攜帶拆卸工具插入線夾的插孔，執行線夾的拆卸操作。

優選地，所述機械臂上安裝相機，相機朝向線夾的方向進行拍照，采集灰度圖像和點云數據。

優選地，所述靶標盤設置為圓形靶標。

優選地，計算靶標中心點的三維坐標和靶標盤的法向量，具體包括步驟：

在配置文件中存儲靶標盤的模板圖像；

將采集到的靶標盤的灰度圖像作為目標圖像；

采用邊緣檢測分別提取模板圖像和目標圖像對應的輪廓圖像，且將兩個輪廓圖像做卷積，得到一個卷積矩陣；

提取卷積矩陣中的最大值，最大值所在像素即為目標圖像上的靶標中心像素；

以靶標中心像素作為目標點，靶標盤作為目標板，獲取目標點附近點云，進行平面擬合，獲取目標板的法向量，即為靶標盤的法向量。