[發明專利]一種復合機器人三維視覺伺服控制裝置及其控制方法

在審

• 申請號: 202210833431.0
• 申請日: 2022-07-14
• 公開（公告）號: CN115401686A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 王浩吉;楊永帥;程歡;安金明;蔡歡;劉翠蘋;駱棟凱;李邦宇
• 申請（專利權）人: 杭州新松機器人自動化有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 俞潤體

本發明公開了一種復合機器人三維視覺伺服控制裝置及其控制方法，所述方法包括：當目標物體開始運動后，啟動所述第一工業相機和第二工業相機；判斷目標物體是否進入投影區域，如果是，則啟動所述工業投影儀；所述工業投影儀在目標物體上投射出帶有彩色條紋編碼的結構光；獲取帶有結構光柵的目標物體圖片；將獲得的帶有結構光柵的目標物體圖片進行處理，提取圖像中的彩色條紋編碼；將所述編碼進行解碼，并通過映射矩陣計算出目標物體的三維信息；復合機器人手臂根據三維信息對目標物體進行抓取。采用該方法，由基于色彩條紋的結構光的視覺來引導機器人手臂運動，可以使復合機器人作業更加靈活，實現復雜工件的抓取和裝配。

技術領域

本發明涉及機械手控制領域，尤其涉及一種復合機器人三維視覺伺服控制裝置及其控制方法。

背景技術

在工業自動化裝配和分揀操作中，需要由視覺來獲取目標圖像，并對圖像進行處理以提取目標的位置信息，由位置信息來引導復合機器人機械臂，對其進行控制實現安裝和抓取工作，這種技術被稱為視覺伺服技術。機器人視覺伺服是一種利用視覺信息對機器人運動實施反饋控制的重要方法，與傳統控制方法相比，能提供更高的設計靈活性、任務精度以及智能化水平。與基于標定的運動學視覺伺服方法相比，無標定動態視覺伺服方法無需對系統參數進行精確標定從而避免了精確標定的繁瑣性和困難性。

現有視覺伺服技術中，有場景視覺系統和混合視覺系統。場景視覺系統中工業攝像機固定在場景中的某處；其缺點是不能靈活的獲取四周的信息。混合視覺系統中在機器人手臂上安裝一工業攝像機的同時，在場景中也固定安裝一工業攝像機。通過兩個工業攝像機獲得的目標位置信息精度較差，得到的信息也不夠準確。

發明內容

本發明是為了克服現有技術的工業自動化裝配和分揀機械臂對目標位置定位精度較差，獲取位置信息不準確的問題，提供一種定位準確度高的復合機器人三維視覺伺服控制裝置及其控制方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種復合機器人三維視覺伺服控制裝置，包括：

投影模塊：固定于復合機器人機械臂末端，用以向投影區域投射帶有彩色條紋編碼的結構光；

影像感測模塊:包括固定于復合機器人機械臂末端的至少兩個工業相機，用以采集目標物體影像信息，標定目標物體位置；獲取帶有彩色條紋編碼的結構光的目標物體影像信息；并將上述采集信息傳送給處理器；

伺服控制模塊：根據標定的目標物體位置調整復合機器人機械臂位置和角度，使目標物體居于投影區域內；

處理器：輸出第一控制信號到影像感測模塊獲取目標物體的標定信息，判定目標物體進入投影區域后輸出第二控制信號至伺服控制模塊調整復合機器人機械臂位姿，輸出第三控制信號至投影模塊向投影區域投射帶有彩色條紋編碼的結構光；輸出第四控制信號至影像感測模塊獲取帶有彩色條紋編碼的結構光的目標物體影像信息；對目標物體影像信息上的彩色條紋編碼解碼獲取目標物體三維信息；控制復合機器人機械臂根據目標物體三維信息進行抓取動作。可以實現復合機器人機械臂相對于目標物體較高精度的定位，以實現準確的抓取或裝配。

作為優選，所述影像感測模塊根據所述第一控制信號采集第一目標區域的目標物體影像區域，第一目標區域包括投影區域還包括投影區域以外的區域。

作為優選，所述處理器僅處理對應上述投影區域內的帶有彩色條紋編碼的結構光的目標物體影像信息。

作為優選，所述帶有彩色條紋編碼的結構光采用彩色條紋偽隨機序列空域編碼圖案。其在對條紋位置編碼時充分利用了條紋自身及其周邊的色彩信息，實現單幅圖像動態測量。

作為優選，影像感測模塊僅有兩個工業相機，所述投影模塊設置在所述影像感測模塊的兩個工業相機之間。