[发明专利]用于定位和从载体拾取物体的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种定位和从载体(如料箱)拾取物体的方法和设备，其中使用具有可移动的机器手臂的机器人拾取物体。

背景技术

在许多工业应用中，需要从载体如料箱或托盘拾取物体，以便将物体供给到用于进一步处理的机器。这种操作经常是由工业机器人执行的。已经提出将用于从载体拾取物体的机器人装配机器视觉，以便在拾取物体时协助机器人。例如，美国专利No.4412293公开了一种包含视觉和平口虎钳夹具的机器人系统，以便获得堆在料箱中的、具有圆柱形外表面的任意定向的工件。视觉上，机器人系统使用与计算机连接的摄像机。美国专利No.6721444中也公开了一种料箱拾取系统。

本发明的目的是提供一种用于从载体定位和拾取物体的改进的方法以及改进的设备。

发明内容

本发明涉及一种用于定位和拾取放置在载体上的物体的方法。该方法包括通过使用线激光扫描器(line laser scanner)在该载体的至少一部分上执行扫描操作，以及使用扫描的结果产生表示已经扫描的区域的虚拟三维表面的步骤。将虚拟三维表面与对应于从载体拾取的物体的预先限定的虚拟物体比较。由此，识别三维表面最匹配该预先限定的虚拟物体的一部分。然后，使机器手臂移动到对应于该虚拟三维表面的识别部分的位置，并且在该位置从载体拾取物体。

在一个实施方式中，在扫描操作期间，在载体上方的路径上移动线激光扫描器。优选地，该线激光扫描器跟随载体上方的线性路径。然而，本发明的实施方式还设想在扫描操作期间，将线激光扫描器保持在一个位置，但是使其绕轴旋转/转动，以便激光器在区域上执行扫描。

在优选的实施方式中，该线激光扫描器是与机器手臂分开的单元。

然而，还可以设想，将线激光扫描器定位在机器手臂本身上。在这种实施方式中，在由机器手臂执行的运动中，线激光扫描器可以在载体上方移动。

将虚拟三维表面与预先限定的虚拟物体比较的步骤包括移动和/或旋转虚拟物体，直到其适应于虚拟三维表面的一部分。使用虚拟物体运动和/或旋转的信息确定如何拾取载体上的物体。

可以通过机器手臂上的夹具拾取从载体拾取的物体，并且该夹具包括夹具爪，至少一个夹具爪是可以相对于另一个夹具爪移动的，以便抓紧载体上的物体。

在虚拟三维表面的两个或多个部分相同程度地匹配虚拟物体的情况下，可以使用随机选择在虚拟三维表面的不同部分之间选择。

将虚拟三维表面与预先限定的虚拟物体比较的步骤包括旋转虚拟物体，直到其适应于虚拟三维表面的一部分，在虚拟三维表面的两个或多个部分相同程度地匹配虚拟物体的情况下，可以使用虚拟物体的定向信息在虚拟三维表面的不同部分之间选择。

在一个实施方式中，载体是料箱。另一种载体也是可能的。例如，该载体可以是输送机如带式输送机。该载体还可以是托盘。

本发明还涉及一种用于定位和拾取放置在载体上的物体的设备。该设备包括设置成扫描放置物体的载体的至少一部分的线激光扫描器。该设备进一步包括具有适于抓住物体的机器手臂的机器人，以及连接到线激光扫描器的计算机。该计算机进一步具有设计成基于在扫描操作期间从线激光扫描器接收的数据产生虚拟三维表面的计算机软件。该计算机还具有表示虚拟物体的软件，以及用于将虚拟物体与虚拟三维表面的不同部分比较和用于确定虚拟表面最匹配虚拟物体的部分的软件。计算机连接到机器人，其具有用于将机器手臂引导到载体上对应于虚拟三维表面最匹配虚拟物体的一部分的位置的软件，在该位置拾取物体。优选地，从载体拾取的物体不仅由其位置限定，而且由其定向限定。

线激光器可以与机器人分开，并且设置成在由线激光扫描器要在其上移动的引导结构限定的预先确定的路径上移动。该引导结构可以是光束，所述光束限定线激光扫描器的线性路径。

可选地，将线激光扫描器设置在机器手臂上。

机器手臂适于通过具有夹具爪的夹具抓住物体，至少一个夹具爪是可移动的。

附图说明

附图1表示本发明的设备。

附图2是附图1中表示的相同设备的侧视图。

附图3是对应于附图2的视图，其表示本发明设备的某些不同的环境。

附图4a-4c说明夹紧操作。

附图5a-5c说明附图4a-4c中表示的操作的变型。

附图6a-6c说明又一种夹紧操作。

附图7示意性地表示如何产生表示实际表面的虚拟表面。

附图8示意性地表示如何将虚拟物体与虚拟表面匹配。

附图9示意性地说明构成附图1的实施方式的可选方案的实施方式。

具体实施方式