本發(fā)明涉及機器視覺技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雙相機的機器人無序抓取裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著《中國制造2025》的逐步推進(jìn)，工業(yè)機器人廣泛應(yīng)用于3C和物流行業(yè)的抓取、分揀等作業(yè)中。機器視覺作為實現(xiàn)機器人這些作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，其可以代替人眼對被操作物體進(jìn)行測量和判斷，獲取操作物體的顏色與位姿等信息，提高機器人生產(chǎn)的柔性和自動化程度。目前工業(yè)環(huán)境經(jīng)常存在物體堆積、雜亂無序放置的情況，而采用傳統(tǒng)的機器人抓取或分揀方法，往往存在識別物體信息不準(zhǔn)確，抓取或分揀成功率低的問題，嚴(yán)重影響了機器人作業(yè)效率和增大了企業(yè)生產(chǎn)成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于雙相機的機器人無序抓取裝置及方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于雙相機的機器人無序抓取裝置，包括工作臺、取料盒、吸盤、機器人、支架、機器視覺系統(tǒng)和放料盒。

所述取料盒和放料盒間隔設(shè)置在所述工作臺上，所述機器人設(shè)置在所述工作臺上，并位于所述取料盒和放料盒之間，所述吸盤設(shè)置在所述機器人的執(zhí)行器上；所述支架設(shè)置在所述工作臺上靠近所述取料盒一端，所述機器視覺系統(tǒng)設(shè)置在所述工作臺上，且所述機器視覺系統(tǒng)、吸盤和機器人分別與外部控制柜電連接；目標(biāo)物體放置在所述取料盒中，外部控制柜通過所述機器視覺系統(tǒng)控制所述機器人運動，同時控制所述吸盤無序抓取所述取料盒內(nèi)的目標(biāo)物體，并放置到所述放料盒內(nèi)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出了一種基于雙相機的機器人無序抓取裝置，通過及其視覺系統(tǒng)能夠獲知無序堆疊的待抓取物體在三維位置與姿態(tài)信息來實現(xiàn)機器人的無序抓取與有序放置過程，具有結(jié)構(gòu)緊湊、抓取成功率高、放置精度高、成本低及便于操作等優(yōu)點，可實現(xiàn)抓取過程的自動化和智能化。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)：

進(jìn)一步：所述機器視覺系統(tǒng)包括第一相機和第二相機，所述第一相機設(shè)置在所述支架上，所述第一相機的鏡頭朝下設(shè)置，且所述第一相機的鏡頭位于所述取料和的上方，所述第二相機設(shè)置在所述支架上，且所述第二相機的鏡頭側(cè)向?qū)χ鑫P位置處，所述第一相機、第二相機均與外部控制柜電連接。

進(jìn)一步：所述機器視覺系統(tǒng)還包括光源，所述光源設(shè)置在所述支架的頂部，且所述光源與外部控制柜電連接。

進(jìn)一步：所述機器人為六自由度機器人。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于雙相機的機器人無序抓取方法，包括如下步驟：

步驟1：視覺系統(tǒng)獲取所述取料盒內(nèi)無序堆放目標(biāo)物體的圖像信息；

步驟2：中央處理器根據(jù)所述目標(biāo)物體的圖像信息識別任意一個所述目標(biāo)物體的抓取點，并確定所述抓取點在機器人的坐標(biāo)系內(nèi)的三維位姿信息；

步驟3：所述中央處理器根據(jù)所述抓取點在機器人的坐標(biāo)系內(nèi)的三維位姿信息控制機器人抓取該目標(biāo)物體；

步驟4：所述視覺系統(tǒng)獲取機器人已抓取的目標(biāo)物體的圖像，識別其中心點，并確定所述中心點在機器人坐標(biāo)系內(nèi)的三維位姿信息；

步驟5：所述中央處理器根據(jù)所述中心點在機器人坐標(biāo)系內(nèi)的三維位姿信息將目標(biāo)物體準(zhǔn)確有序的放置到放料盒內(nèi)。

本發(fā)明的基于雙相機的機器人無序抓取方法，集成了工業(yè)機器人和雙相機視覺系統(tǒng)，可以實現(xiàn)物體的快速無序抓取和精確放置，顯著提高系統(tǒng)的集成化和自動化水平；采用機器視覺和圖像處理算法，可以實現(xiàn)對不同形狀、各種放置物體的快速穩(wěn)定的無序抓取。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種基于雙相機的機器人無序抓取裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種基于雙相機的機器人無序抓取方法流程示意圖。

附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下：

1、工作臺，2、取料盒，3、目標(biāo)物體，4、吸盤，5、機器人，6、支架，7、光源，8、第一相機，9、第二相機，10、放料盒。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，一種基于雙相機的機器人無序抓取裝置，包括工作臺1、取料盒2、吸盤4、機器人5、支架6、機器視覺系統(tǒng)和放料盒10。

具體地，所述取料盒2和放料盒10間隔設(shè)置在所述工作臺1上，所述機器人5設(shè)置在所述工作臺1上，并位于所述取料盒2和放料盒10之間，所述吸盤4設(shè)置在所述機器人5的末端執(zhí)行器上；所述支架6設(shè)置在所述工作臺1上靠近所述取料盒2一端，所述機器視覺系統(tǒng)設(shè)置在所述支架6上，且所述機器視覺系統(tǒng)、吸盤4和機器人5分別與外部控制柜電連接；目標(biāo)物體3放置在所述取料盒2中，外部控制柜5通過所述機器視覺系統(tǒng)控制所述機器人5運動，同時控制所述吸盤4無序抓取所述取料盒2內(nèi)的目標(biāo)物體3，并放置到所述放料盒10內(nèi)。

本實施例中，所述機器視覺系統(tǒng)包括第一相機8和第二相機9，所述第一相機8設(shè)置在所述支架6上，所述第一相機8的鏡頭朝下設(shè)置，且所述第一相機8的鏡頭位于所述取料和2的上方，所述第二相機9設(shè)置在所述支架6上，且所述第二相機9的鏡頭側(cè)向?qū)χ鑫P4位置處，所述第一相機8、第二相機9均與外部控制柜電連接。通過所述第一相機8可以準(zhǔn)確獲取取料盒2內(nèi)無序堆放目標(biāo)物體3的圖像；通過所述第二相機9可以準(zhǔn)確獲取機器人5已抓取目標(biāo)物體3的圖像，且所述第一相機8和第二相機9組成的所述機器視覺系統(tǒng)可以對工作臺10上的目標(biāo)物體3進(jìn)行整體和局部識別。

優(yōu)選地，作為本發(fā)明的一個實施例，所述機器視覺系統(tǒng)還包括光源7，所述光源7設(shè)置在所述支架6的頂部，且所述光源7與外部控制柜電連接。通過所述光源7可以輔助所述第一相機8清晰地獲取取料盒2內(nèi)無序堆放目標(biāo)物體3的圖像，以及輔助所述第二相機9清晰地獲取機器人5已抓取目標(biāo)物體3的圖像，從而使得中央處理器獲取目標(biāo)物體3的抓取點和中心點的三維坐標(biāo)，從而便于所述機器人5更加精準(zhǔn)的對目標(biāo)物體3進(jìn)行抓取和放置。

本實施例中，所述機器人5為六自由度機器人。

本發(fā)明的基于雙相機的機器人無序抓取裝置的工作過程更具體為：所述第一相機8獲取所述取料盒2內(nèi)無序堆放目標(biāo)物體3的圖像，并發(fā)給位于控制柜內(nèi)的中央處理器，中央處理器利用圖像處理算法識別任意一個目標(biāo)物體3的抓取點，并確定所述抓取點在三維坐標(biāo)系內(nèi)的三維位姿信息；中央處理器根據(jù)所述抓取點在三維坐標(biāo)系內(nèi)的位姿信息控制機器人抓取該目標(biāo)物體3，同時，所述第二相機9獲取機器人5已抓取的目標(biāo)物體3的圖像，識別其中心點，并確定所述中心點在機器人5坐標(biāo)系內(nèi)的三維位姿信息，同時發(fā)給中央處理器，所述中央處理器將抓取的目標(biāo)物體3的抓取點和中心點在機器人坐標(biāo)系內(nèi)的三維位姿信息轉(zhuǎn)換到目標(biāo)物體3坐標(biāo)系內(nèi)的三維位姿信息，并通過抓取點和中心點在目標(biāo)物體3坐標(biāo)系內(nèi)的三維坐標(biāo)進(jìn)行偏差補償，從而將目標(biāo)物體5準(zhǔn)確有序的放置到放料盒10內(nèi)。

本發(fā)明提出了一種基于雙相機的機器人無序抓取裝置，具有如下優(yōu)點：

1、集成了工業(yè)機器人和雙相機視覺系統(tǒng)，可以實現(xiàn)物體的快速無序抓取和精確放置，顯著提高系統(tǒng)的集成化和自動化水平；

2、結(jié)構(gòu)緊湊、抓取成功率高、放置精度高、成本低及便于操作等優(yōu)點，可在機器人生產(chǎn)線上完成各種放置物體的無序抓取和有序放置任務(wù)，也可在極限或者有害的環(huán)境下代替人工和人眼實現(xiàn)靈活、精確、快速、高重復(fù)度的抓取操作；

3、可以實現(xiàn)對不同形狀的目標(biāo)物體進(jìn)行快速穩(wěn)定無序抓取和有序放置，效率較高，大大降低了人工成本。

如圖2所示，一種基于雙相機的機器人無序抓取方法，包括如下步驟：

步驟1：所述視覺系統(tǒng)獲取所述取料盒2內(nèi)無序堆放目標(biāo)物體3的圖像信息；

步驟2：所述中央處理器根據(jù)所述目標(biāo)物體3的圖像信息識別任意一個所述目標(biāo)物體的抓取點，并確定所述抓取點在機器人5的坐標(biāo)系內(nèi)的三維位姿信息；

步驟3：所述中央處理器根據(jù)所述抓取點在機器人5的坐標(biāo)系內(nèi)的三維位姿信息控制機器人5抓取該目標(biāo)物體3；

步驟4：所述視覺系統(tǒng)獲取機器人5已抓取的目標(biāo)物體3的圖像，識別其中心點，并確定所述中心點在機器人5坐標(biāo)系內(nèi)的三維位姿信息，

步驟5：所述中央處理器根據(jù)所述中心點在機器人5坐標(biāo)系內(nèi)的三維位姿信息將目標(biāo)物體5準(zhǔn)確有序的放置到放料盒10內(nèi)。

本實施例中，所述視覺系統(tǒng)包括第一相機8和第二相機9，所述步驟1中，通過設(shè)置在所述支架6上的第一相機8獲取所述取料盒2內(nèi)無序堆放目標(biāo)物體3的圖像信息；所述步驟4中，通過設(shè)置在所述支架6上的第二相機9獲取機器人5已抓取的目標(biāo)物體3的圖像。通過所述第一相機8可以準(zhǔn)確獲取取料盒2內(nèi)無序堆放目標(biāo)物體3的圖像；通過所述第二相機9可以準(zhǔn)確獲取機器人5已抓取目標(biāo)物體3的圖像，且所述第一相機8和第二相機9組成的所述機器視覺系統(tǒng)可以對工作臺10上的目標(biāo)物體3進(jìn)行整體和局部識別。

本實施例中，所述步驟5的具體實現(xiàn)為：所述中央處理器將已抓取的目標(biāo)物體3的抓取點和中心點在機器人5的坐標(biāo)系內(nèi)的三維位姿信息轉(zhuǎn)換到目標(biāo)物體3的坐標(biāo)系內(nèi)，并通過抓取點和中心點在目標(biāo)物體3坐標(biāo)系內(nèi)的位姿偏差進(jìn)行偏差補償，并將目標(biāo)物體5準(zhǔn)確有序的放置到放料盒10內(nèi)。

實際中，由于取料盒2內(nèi)的目標(biāo)物體3是無序堆放的，其最佳吸取位置不一定是其中心，所以最佳吸取位置與其中心點通常都存在一定的偏差，因此需要做一定的偏差補償。

將已抓取的目標(biāo)物體3的抓取點和中心點在機器人5的坐標(biāo)系內(nèi)的三維位姿信息轉(zhuǎn)換到目標(biāo)物體3的坐標(biāo)系內(nèi)，沿著所述目標(biāo)物體3的坐標(biāo)系的x方向和y方向分別進(jìn)行補償，z方向保持不變，然后機器人5根據(jù)補償后的抓取點和中心點的三維位姿信息控制機器人將目標(biāo)物體5準(zhǔn)確有序的放置到放料盒10內(nèi)。

本發(fā)明的基于雙相機的機器人無序抓取方法，集成了工業(yè)機器人和雙相機視覺系統(tǒng)，可以實現(xiàn)物體的快速無序抓取和精確放置，顯著提高系統(tǒng)的集成化和自動化水平；采用機器視覺和圖像處理算法，可以實現(xiàn)對不同形狀、各種放置物體的快速穩(wěn)定的無序抓取。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。