一種基于kinect的新型分揀系統(tǒng)及其操作方法
【專利說明】一種基于k i nect的新型分揀系統(tǒng)及其操作方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種基于kinect的新型分揀系統(tǒng)及其操作方法，利用低成本的kinect體感傳感器實現(xiàn)自動分揀。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]目前隨著生產(chǎn)生活的需要，物體識別抓取已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。工件分揀是工業(yè)產(chǎn)品批量生產(chǎn)環(huán)節(jié)重要的組成部分。傳統(tǒng)生產(chǎn)線上，分揀常采用人工分揀的方法，或者采用昂貴的工業(yè)攝像頭進行物體識別，實現(xiàn)自動分揀。前者要求極高的人力成本資源，并且不能進行長時間的作業(yè)，效率低，差錯率高。而對于后者，工業(yè)攝像頭成本高，維護困難，操作復(fù)雜。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種基于kinect的新型分揀系統(tǒng)及其操作方法，具有價格低廉，分揀智能化等特點，實現(xiàn)了長時間低成本自動分揀。
[0007]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，提供一種基于kinect的新型分揀系統(tǒng)，包括傳送帶以及支架，傳送帶從支架下穿過，支架位于傳送帶的后方，在傳送帶前方側(cè)部設(shè)置kinect體感傳感器，在支架的頂部吊裝有并聯(lián)機械手，并聯(lián)機械手通過固定平臺固定在支架上，在kinect體感傳感器的一側(cè)設(shè)有PC端，PC端控制kinect體感傳感器以及并聯(lián)機械手。
[0008]進一步地，并聯(lián)機械手包括單片機、步進電機組件、運動臂組件、運動平臺以及機械爪，步進電機組件包括步進電機以及步進電機控制器；在固定平臺的頂面上設(shè)置有單片機以及三個步進電機驅(qū)動器，在固定平臺的底面上設(shè)置有三個步進電機，每個步進電機帶動一運動臂組件動作，每個運動臂組件的下端同時固定在運動平臺上，在運動平臺的底面上設(shè)有機械爪，PC端控制單片機，單片機控制步進電機驅(qū)動器以及機械爪，步進電機驅(qū)動器控制步進電機。
[0009]進一步地，運動臂組件包括連接臂、上運動臂、下運動臂、上連接軸、下連接軸、關(guān)節(jié)球以及連接塊，連接臂的一端套接在步進電機的軸上并隨步進電機一同轉(zhuǎn)動，其另一端與上運動臂的上端連接，上連接軸活動地套接在上運動臂的下端，關(guān)節(jié)球分別套在上連接軸以及下連接軸上，且分別位于上運動臂以及下運動臂的兩側(cè)，下運動臂的上端通過關(guān)節(jié)球與上連接軸連接，其下端通過另一關(guān)節(jié)球與下連接軸連接，連接塊一端與下連接軸連接，其另一端與運動平臺連接。
[0010]本發(fā)明還提供一種基于前述的一種基于kinect的新型分揀系統(tǒng)的操作方法，包括如下步驟:(1)操作者在PC端中輸入需要分揀的物體信息；(2)然后開啟傳送帶，待分揀的物體放置在傳送帶上運輸；(3)當待分揀的物體移動到設(shè)定位置時，被kinect體感傳感器掃描到；(4)kinect體感傳感器將掃描信息發(fā)送至PC端，PC端與存儲的需要分揀的物體信息進行對比，若兩者信息匹配則進入下一步驟；若不匹配，則此過程終止，對傳送帶上的下一個物體進行上一步驟；(5) PC端對機械爪進行抓取運動規(guī)劃，計算出抓取軌跡；(6) PC端發(fā)送指令給單片機，單片機對三個步進電機進行協(xié)調(diào)控制，按照抓取軌跡實施物體的抓取。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種基于kinect的新型分揀系統(tǒng)及其操作方法，能夠?qū)崿F(xiàn)利用低成本的kinect體感傳感器進行分揀，達到人工所不能達到的長時間分揀狀態(tài)，減少人力成本。并且不需要工業(yè)攝像頭的支持就能夠精確的識別物體，在某些危險場合還能夠通過識別人體手勢進行機械手操控。
[0012]
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明一較佳實施例的立體示意圖；
圖2本發(fā)明實現(xiàn)抓取物體的流程示意圖。
[0014]
【具體實施方式】
[0015]為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0016]請參照圖1所示，本發(fā)明一種基于kinect的新型分揀系統(tǒng)的較佳實施例，包括傳送帶I以及支架2，傳送帶I從支架2下穿過，支架2位于傳送帶I的后方。
[0017]在傳送帶I前方側(cè)部約70-100厘米處設(shè)置kinect體感傳感器3，給Kinect體感傳感器3接上220V的家用電源。kinect體感傳感器3是一種3D體感攝影機，同時它導(dǎo)入了即時動態(tài)捕捉、影像辨識、麥克風輸入、語音辨識、社群互動等功能。在支架2的頂部吊裝有并聯(lián)機械手4，并聯(lián)機械手4通過固定平臺5固定在支架2上。
[0018]在kinect體感傳感器3的一側(cè)設(shè)有PC端5，kinect體感傳感器3與PC端5通過配有電源適配器的usb串口通信線相連。PC端5控制kinect體感傳感器3以及并聯(lián)機械手4。Kinect體感傳感器3實時采集物體的RGB數(shù)據(jù)以及通過紅外傳感器獲得的depth數(shù)據(jù)經(jīng)USB串口輸送至PC端5。PC端5進行抓取運動規(guī)劃，繼而控制并聯(lián)機械手4采取相關(guān)的動作實現(xiàn)分揀。
[0019]為了使Kinect體感傳感器3對物體的掃描達到精確識別，通過建立一個識別物體點云的數(shù)據(jù)庫，然后通過相關(guān)的掃描識別算法，達到對物體很好的識別?？墒牵碚撔Ч蛯嶋H會存在一定的誤差，因此使用相應(yīng)的計算機輔助軟件，從而達到精確的反饋再矯正的效果。特征物在本發(fā)明中為傳送帶I上待分揀的物體。識別傳送帶上物體的基礎(chǔ)為存有特征物信息的信息庫。由于特征物的點云數(shù)量龐大，帶來了特征物識別匹配處理數(shù)據(jù)多，反應(yīng)速度慢等弊病。因此，在此之前需要對待識別的特征物特征點進行提取。大致的建立過程如下:掃描待測標準物的點云、對點云進行特征點提取、將特征點存入數(shù)據(jù)庫中。
[0020]如圖2所示，當傳送帶I上的物體移動到特定位置時，被kinect體感傳感器3掃描到，提取出其點云信息、運用相關(guān)算法進行去噪處理、同時提取其特征點、與點云庫的標準物信息進行匹配(特征點評估)，從而得到傳送帶I上物體的信息。
[0021]抓取運動規(guī)劃包括如下步驟:
對于其運動行程的規(guī)劃是一個高維的非線性復(fù)雜系統(tǒng)。對于這些運動的規(guī)劃，根據(jù)運動的種類建立相應(yīng)的模型，然后對運動的軌跡進行規(guī)劃，通過參數(shù)插值的方式假設(shè)關(guān)節(jié)的運動軌跡，再根據(jù)幾何關(guān)系推出其它關(guān)節(jié)的軌跡，最后通過優(yōu)化算法根據(jù)穩(wěn)定性最高或者能量最少等各項優(yōu)化指標來確定最優(yōu)軌跡。優(yōu)化軌跡時，需要進化算