[发明专利]四自由度的自动装甑机器人的投料方法

说明书

本发明公开了一种四自由度的自动装甑机器人的投料方法，利用红外相机对甑桶的底部热图像分析定位，并计算出所需投料点位置处的参数；2）利用坐标变换方法对机械臂的运动学进行分析定位，并计算出机械臂末端的绝对位置以及各关节对应连杆和投料器的参数；3）将步骤1）中所得的参数和步骤2）中所得的参数进行对比分析，实现定位。从上述方法可知，本发明的一种四自由度的自动装甑机器人的投料方法，利用红外传相机的热图像采集以及机械臂运动学方法，对点在不同坐标系下的变换，从而确定了点的绝对位置，实现快速定位并投料。

技术领域

本发明涉及一种机械臂的投料装置的技术领域，具体涉及一种四自由度的自动装甑机器人的投料方法。

背景技术

机器人机器人学是集机械、电子、液压、控制、计算机信息、传感技术、仿生及人工智能等多个学科相互滲透、相互交叉的综合性学科。工业机器人技术是近代自动控制领域中出现的一项高新技术，该领域研究十分活跃，且随着产业需求的不断增长其应用覆盖范围也日趋广泛。机器人已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。机器人技术经过20世纪末及21世纪初的迅猛发展，在市场和技术的驱动下,取得了巨大的进步，机器人产品已经广泛用于工业生产及人类生活服务的各个领域。

经过前期的技术积累及工程试验，机械臂不仅能完成一些简单工业自动化工作,例如搬运、焊接等操作，而且己经发展到能在汽车工业中装配、测量零部件和在集成电路扳上装插、诊断等复杂高精密巧操作，已经成为自动化工厂、柔性制造系统和计算机集成制造系统中不可或缺的自动化单元，对改善恶劣劳动环境、保障工人人身安全、提高劳动生产率、降低生产成本、促进转型升级、提高技术创新能力乃至提升企业整体的市场竞争为均有着十分重要的意义。

在工业酿酒生产过程中，通过对机械臂末端的投料装置添加酿酒原料，使其以选定甑桶底部一中心为起始位置呈圆形轨迹由内及外均匀投料，而由于机械臂是一个复杂MIMO非线性系统,且具有强耦合、高度非线性且含有诸多不确定等因素,加上机械臂自身抖动等问题，使机械臂的定位变得十分困难；同时，在投料生产过程中，由于甑桶底部受热不均匀，对所添加的酿酒原料加热、蒸馏等产生差异，因此，要时刻观察所添加的酿酒原料在甑桶底部是否铺撒均匀，以保证酿酒的质量，提高生产效率。因此，要实时检测甑桶底部酿酒原料的受热均匀程度，并实时定位，然后传给机械臂，通过分析与计算，使机械臂对甑桶底部的投料分量实时相应变化。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种四自由度的自动装甑机器人的投料方法，利用红外传相机的热图像采集以及机械臂运动学方法，对点在不同坐标系下的变换，从而确定了点的绝对位置，实现快速定位并投料；本方法与传统酿酒和一些简单的现代酿酒方法相比，可以运用于自动化生产和检测，适用于大型酿酒生产和投料设备，能快速取点定位，并提高了定位的准确性，计算方法清晰明确简单，节省成本；为企业节省投资成本，在此基础上得到机器人的位置逆解，提高了机器人布料位置的准确性，系统完全可以自主运行。

本发明所采取的技术方案是：

四自由度的自动装甑机器人的投料方法，包括以下步骤：

1）设于甑桶旁边的四自由度转动关节的机械臂，所述机械臂的末端连接有投料器，所述投料器上固定有红外相机；利用红外相机对甑桶的底部热图像分析定位，并计算出所需投料点位置处的参数；

2）利用坐标变换方法对机械臂的运动学进行分析定位，并计算出机械臂末端的绝对位置以及各关节对应连杆和投料器的参数；

3）将步骤1）中所得的参数和步骤2）中所得的参数进行对比分析，实现定位。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤1）中，选定甑桶的底部中心位置为原点建立平面直角坐标系，以机械臂3的底座2的中心为原点建立坐标系{0}，机械臂的各关节分别建立直角坐标系：第一关节的坐标系{1}、第二关节的坐标系{2}、第三关节的坐标系{3}和第四关节的坐标系{4}。