本發(fā)明涉及機(jī)器人訓(xùn)練系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種高環(huán)境自適應(yīng)移動復(fù)合機(jī)器人的視覺定位方法。

背景技術(shù)：

1、機(jī)械手是一種能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置。特點(diǎn)是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)械手機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)。

2、現(xiàn)有的移動機(jī)器人的設(shè)計一般是agv小車(移動小車)、多軸機(jī)械臂配合機(jī)械手(當(dāng)然也可以不限定于夾爪，也可以為噴涂等機(jī)構(gòu))。

3、每次agv移動至工作站點(diǎn)需要通過掃描裝置(例如3d相機(jī)或3d激光掃描)拍照特征物計算出agv的?？科钪担缓髮⑵钪笛a(bǔ)償?shù)綑C(jī)械臂取物料的點(diǎn)位上進(jìn)行糾偏才能精準(zhǔn)的取到物料。

4、每個工作站點(diǎn)在拍照特征物計算偏差值前需要進(jìn)行一次手眼標(biāo)定得出像素坐標(biāo)與機(jī)械手坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換矩陣。

5、但是該類型的掃描裝置(即3d成像)一般造價較高(一般精度的造價成本一般為1萬以上)，且對于偏差的計算也要求較高(即精度越高價格越貴)。即主要依靠3d成像點(diǎn)云的質(zhì)量，其對于點(diǎn)云質(zhì)量精度的要求較高，例如，對于某些材質(zhì)和表面復(fù)雜的工件，普通的3d相機(jī)的成像質(zhì)量往往較差，嚴(yán)重影響工件表面軌跡的定位精度，導(dǎo)致應(yīng)用3d相機(jī)進(jìn)行視覺定位的適用場景有限，硬件成本較高。

6、同時一般來說3d掃描裝置的體積較大，安裝在多軸機(jī)械臂的末端時，對于加工位空間較小時，機(jī)械手的夾取或加工存在較大的影響。

7、特別是一臺agv對應(yīng)多個工作站點(diǎn)時，每個工作站點(diǎn)的特征物與取物料點(diǎn)的相對位置都不一致，存在位置、高度、角度的偏差(因此環(huán)境因素較為復(fù)雜)?，F(xiàn)有的方法是對每個工作站點(diǎn)都進(jìn)行機(jī)械臂的取物料點(diǎn)位示教與進(jìn)行手眼標(biāo)定，但是這種方式需要耗費(fèi)的時間與人力比較多。

8、但是該類型的掃描裝置一般造價較高，且對于偏差的計算也要求較高，且其運(yùn)算邏輯較為復(fù)雜，因此調(diào)試時間成本以及生產(chǎn)成本較高，假設(shè)更換一個加工產(chǎn)品時，在二次生產(chǎn)中，其時間成本依舊居高不上，因此設(shè)備成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的是提出一種高環(huán)境自適應(yīng)移動復(fù)合機(jī)器人的視覺定位方法，旨在采用2d視覺裝置獲取預(yù)定目標(biāo)位的3d姿態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)移動復(fù)合機(jī)器人的精確獲取物品，同時可以實(shí)現(xiàn)移動復(fù)合機(jī)器人的高環(huán)境(例如地面不平、機(jī)臺傾斜等問題)適應(yīng)性，且可以實(shí)現(xiàn)移動復(fù)合機(jī)器人的。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種高環(huán)境自適應(yīng)移動復(fù)合機(jī)器人的視覺定位方法，包括，

3、agv小車，所述agv小車用于在各個站點(diǎn)之間移動，并使位于agv小車的多軸機(jī)械臂對預(yù)定工裝進(jìn)行取放；

4、特征板，所述特征板n設(shè)于站點(diǎn)，特征板1設(shè)于工裝上；

5、2d相機(jī)，所述2d相機(jī)用于獲取2d圖像；

6、視覺定位過程包括：

7、s1：控制機(jī)械手拍攝不同角度的多組圖片(優(yōu)選是20組)，并獲取機(jī)械臂位姿，然后根據(jù)圖片組數(shù)據(jù)計算出相機(jī)的內(nèi)參數(shù)矩陣與外參數(shù)矩陣，所述參數(shù)矩陣用于3d位置標(biāo)定計算；

8、s2：將帶有特征板1的工裝放入需示教站點(diǎn)上，機(jī)械臂示教工裝的取放姿態(tài)，然后2d相機(jī)拍攝工裝上的特征板進(jìn)行識別標(biāo)定，得出工裝上特征板1在相機(jī)坐標(biāo)系中的位姿p1(x1，y1，z1，rx1，ry1，rz1)；

9、計算工裝抓取位姿與特征板間的三維轉(zhuǎn)換矩陣t1；

10、s3：將工裝放入所需標(biāo)定示教的機(jī)臺物料取放位置，2d相機(jī)拍攝工裝上面的特征板，得出工裝上特征板1在相機(jī)坐標(biāo)系中的位姿p2(x2，y2，z2，rx2，ry2，rz2)；

11、s4：結(jié)合手眼標(biāo)定后的內(nèi)參數(shù)矩陣與外參數(shù)矩陣、工裝抓取位姿與特征板間的三維轉(zhuǎn)換矩陣t1可計算出站點(diǎn)物料取放位置p3(x3，y3，z3，rx3，ry3，rz3)；

12、s5:2d相機(jī)拍攝站點(diǎn)上的特征板獲得站點(diǎn)特征板在相對相機(jī)坐標(biāo)系中的位姿p4(x4，y4，z4，rx4，ry4，rz4)，結(jié)合s4的站點(diǎn)物料取放位置p3，計算出站點(diǎn)特征板與站點(diǎn)取放料位置間的三維轉(zhuǎn)換矩陣t2，至此完成了目標(biāo)站點(diǎn)的標(biāo)定流程；

13、s6：當(dāng)agv小車離開站點(diǎn)再重新來到站點(diǎn)旁邊進(jìn)行拍攝站點(diǎn)上特征板，

14、即可以根據(jù)t2計算出此時站點(diǎn)的物料取放位姿，即可獲知移動復(fù)合機(jī)器人對站點(diǎn)物料的取放位置；

15、s7：所得參數(shù)計算的為取放物料的3d位姿，

16、當(dāng)環(huán)境場所為非水平面時，所述移動復(fù)合機(jī)器人存在角度傾斜，所述2d相機(jī)重新獲取特征板的位置p5，即可通過計算重新獲取物料的位置p6。

17、有益效果：

18、1、通過s4的計算，獲取了物料的相對位置，通過圖片組數(shù)據(jù)以及位姿p1、p2、p3的計算，從而無需再進(jìn)行人為的使用機(jī)械臂對物料的取放點(diǎn)進(jìn)行繁瑣的示教對位(一般人為示教需要多次調(diào)試，進(jìn)而減少誤差)，實(shí)現(xiàn)快速標(biāo)定示教的應(yīng)用，在實(shí)際的3d模型中，為較佳的參考模型；

19、2、在實(shí)際的設(shè)計中，本申請具有兩個參照點(diǎn)，即特征板和工裝，以特征板的相對位置以及2d相機(jī)的矩陣成型(即2d圖像)，當(dāng)工裝更換或物料更換，通過已知的三維轉(zhuǎn)換矩陣t1，即可快速的獲取新的物料的3d位姿；

20、因此在后續(xù)的同一站點(diǎn)調(diào)試中(即不需要對其他站點(diǎn)一一調(diào)試)，只需要重新工裝獲取特征板位姿p1即可獲取同一類型站點(diǎn)的位姿，例如傾斜或高度不一致，相當(dāng)于工裝、物料的相對位置是確定的，只需要對站點(diǎn)中的特征板重新獲取即可知道其高度方向或x方向或y方向是否有改變，那么多軸機(jī)械臂做出誤差的計算，并對位姿的參數(shù)進(jìn)行修正即可；

21、3、可以理解為通過機(jī)械臂的三維位置以及特征板的2d位置、工裝的2d位置，即可獲取相對位置，進(jìn)一步的理解為現(xiàn)有的3d掃描為外輪廓成型(可以理解為模型是中空的)，而本申請的基礎(chǔ)為在站點(diǎn)設(shè)置一個預(yù)定的平面，通過機(jī)械手的相對位置，即可實(shí)現(xiàn)工裝的3d位置確定，即可以不需要精確的獲取工裝的產(chǎn)品形狀，只需要獲取其夾取位置的形狀即可，減少了運(yùn)算的過程；

22、當(dāng)站點(diǎn)較多時，其效率更高，即第二臺的站點(diǎn)的位置確定可以更快，且不需要一一示教。

技術(shù)特征：

1.一種高環(huán)境自適應(yīng)移動復(fù)合機(jī)器人的視覺定位方法，其特征在于，包括，

2.如權(quán)利要求1所述的高環(huán)境自適應(yīng)移動復(fù)合機(jī)器人的視覺定位方法，其特征在于：

3.如權(quán)利要求2所述的高環(huán)境自適應(yīng)移動復(fù)合機(jī)器人的視覺定位方法，其特征在于：

4.如權(quán)利要求3所述的高環(huán)境自適應(yīng)移動復(fù)合機(jī)器人的視覺定位方法，其特征在于：

5.如權(quán)利要求4所述的高環(huán)境自適應(yīng)移動復(fù)合機(jī)器人的視覺定位方法，其特征在于：

6.如權(quán)利要求5所述的高環(huán)境自適應(yīng)移動復(fù)合機(jī)器人的視覺定位方法，其特征在于：

7.如權(quán)利要求1所述的高環(huán)境自適應(yīng)移動復(fù)合機(jī)器人的視覺定位方法，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高環(huán)境自適應(yīng)移動復(fù)合機(jī)器人的視覺定位方法，包括AGV小車、特征板和2D相機(jī)，所述AGV小車用于在各個站點(diǎn)之間移動，并使位于AGV小車的多軸機(jī)械臂對預(yù)定工裝進(jìn)行取放，所述特征板設(shè)于站點(diǎn)，特征板1設(shè)于工裝上，所述2D相機(jī)用于獲取2D圖像；視覺定位過程包括：S1：控制機(jī)械手拍攝不同角度的多組圖片(優(yōu)選是20組)，并獲取機(jī)械臂位姿，然后根據(jù)圖片組數(shù)據(jù)計算出相機(jī)的內(nèi)參數(shù)矩陣與外參數(shù)矩陣，所述參數(shù)矩陣用于3D位置標(biāo)定計算。通過2D相機(jī)獲取到物料取放點(diǎn)的3D位姿(X，Y，Z，RX，RY，RZ)；使用低成本的2D相機(jī)實(shí)現(xiàn)3D相機(jī)獲取3D位姿的部分功能。

技術(shù)研發(fā)人員：賀喜,梁翰計
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東愛吉爾機(jī)器人科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9