本發(fā)明涉及機器視覺技術領域，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：

隨著《中國制造2025》的逐步推進，工業(yè)機器人廣泛應用于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)的關鍵技術，其可以代替人眼對被操作物體進行測量和判斷，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確，抓取或分揀成功率低的問題，嚴重影響了機器人作業(yè)效率和增大了企業(yè)生產(chǎn)成本。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，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)明解決上述技術問題的技術方案如下：

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置在所述工作臺上，所述機器人設置在所述工作臺上，并位于所述取料盒和放料盒之間，所述吸盤設置在所述機器人的執(zhí)行器上；所述支架設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的目標物體，并放置到所述放料盒內。

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，具有結構緊湊、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。

在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可以做如下改進：

進一步：所述機器視覺系統(tǒng)包括第一相機和第二相機，所述第一相機設置在所述支架上，所述第一相機的鏡頭朝下設置，且所述第一相機的鏡頭位于所述取料和的上方，所述第二相機設置在所述支架上，且所述第二相機的鏡頭側向對著所述吸盤位置處，所述第一相機、第二相機均與外部控制柜電連接。

進一步：所述機器視覺系統(tǒng)還包括光源，所述光源設置在所述支架的頂部，且所述光源與外部控制柜電連接。

進一步：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)獲取所述取料盒內無序堆放目標物體的圖像信息；

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

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系內的三維位姿信息控制機器人抓取該目標物體；

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

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

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構示意圖；

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，各標號所代表的部件列表如下：

1、工作臺，2、取料盒，3、目標物體，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

以下結合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，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間隔設置在所述工作臺1上，所述機器人5設置在所述工作臺1上，并位于所述取料盒2和放料盒10之間，所述吸盤4設置在所述機器人5的末端執(zhí)行器上；所述支架6設置在所述工作臺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內的目標物體3，并放置到所述放料盒10內。

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設置在所述支架6上，所述第一相機8的鏡頭朝下設置，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設置在所述支架6上，且所述第二相機9的鏡頭側向對著所述吸盤4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可以準確獲取取料盒2內無序堆放目標物體3的圖像；通過所述第二相機9可以準確獲取機器人5已抓取目標物體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上的目標物體3進行整體和局部識別。

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內無序堆放目標物體3的圖像，以及輔助所述第二相機9清晰地獲取機器人5已抓取目標物體3的圖像，從而使得中央處理器獲取目標物體3的抓取點和中心點的三維坐標，從而便于所述機器人5更加精準的對目標物體3進行抓取和放置。

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內無序堆放目標物體3的圖像，并發(fā)給位于控制柜內的中央處理器，中央處理器利用圖像處理算法識別任意一個目標物體3的抓取點，并確定所述抓取點在三維坐標系內的三維位姿信息；中央處理器根據(jù)所述抓取點在三維坐標系內的位姿信息控制機器人抓取該目標物體3，同時，所述第二相機9獲取機器人5已抓取的目標物體3的圖像，識別其中心點，并確定所述中心點在機器人5坐標系內的三維位姿信息，同時發(fā)給中央處理器，所述中央處理器將抓取的目標物體3的抓取點和中心點在機器人坐標系內的三維位姿信息轉換到目標物體3坐標系內的三維位姿信息，并通過抓取點和中心點在目標物體3坐標系內的三維坐標進行偏差補償，從而將目標物體5準確有序的放置到放料盒10內。

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、結構緊湊、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，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、高重復度的抓取操作；

3、可以實現(xiàn)對不同形狀的目標物體進行快速穩(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內無序堆放目標物體3的圖像信息；

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

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

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

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，通過設置在所述支架6上的第一相機8獲取所述取料盒2內無序堆放目標物體3的圖像信息；所述步驟4中，通過設置在所述支架6上的第二相機9獲取機器人5已抓取的目標物體3的圖像。通過所述第一相機8可以準確獲取取料盒2內無序堆放目標物體3的圖像；通過所述第二相機9可以準確獲取機器人5已抓取目標物體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上的目標物體3進行整體和局部識別。

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物體3的抓取點和中心點在機器人5的坐標系內的三維位姿信息轉換到目標物體3的坐標系內，并通過抓取點和中心點在目標物體3坐標系內的位姿偏差進行偏差補償，并將目標物體5準確有序的放置到放料盒10內。

實際中，由于取料盒2內的目標物體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。

將已抓取的目標物體3的抓取點和中心點在機器人5的坐標系內的三維位姿信息轉換到目標物體3的坐標系內，沿著所述目標物體3的坐標系的x方向和y方向分別進行補償，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物體5準確有序的放置到放料盒10內。

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，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。