[发明专利]一种连杆机械手的非定点物料视觉识别与抓取装置及方法

说明书

本发明的一种连杆机械手的非定点物料视觉识别与抓取装置及方法，装置包括：连杆机械手、视觉定位采集系统、图像处理及姿态解算系统，用于对物料的图像进行处理换算出物料中心点在连杆机械手坐标系下的三维坐标，计算出连杆机械手各伺服电机的转动角度，并转换为脉冲数和脉冲方向；驱动伺服系统，将脉冲数和脉冲方向转换为相应的电平变换，控制连杆机械手使其末端到达指定位置完成物料的抓取工作。本发明不限定物料的初始拾取位置，物料位置改变时，通过连杆机械手运动学综合视觉定位数据和装置本体机械尺寸计算到达物料位置，利用运动学反解计算各关节电机所需转动的角度，机械手使其末端到达指定位置完成物料的抓取工作。

技术领域

本发明属于机器人视觉识别技术领域，涉及一种连杆机械手的非定点物料视觉识别与抓取装置及方法。

背景技术

物料的取放问题是工业生产制造中最常见的问题。用人力取放物料不仅大大增加了企业对劳动力的雇佣成本，同时在一些特定的场合，如高温、高压、腐蚀性的环境下，人力取物似乎不再行得通。因此各式各样的机械臂被运用在工业生产制造中。

目前市场上机械臂的控制主要以示教来实现的。即通过示教器慢慢控制机械臂末端到达指定的位置，进行物料抓取。但是一旦物料的位置发生了改变，则每次都需要进行重新的示教，这显然浪费劳动力成本且阻碍自动化水平提高。因此，急需一种可根据实际需求能够自动识别物料的特征、确定物料的位置，并根据物料的位置直接控制连杆机械手完成抓取工作的系统和方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种连杆机械手的非定点物料视觉识别与抓取装置及方法，可对非定点物料的位置进行定位识别，并计算出机械手的运动轨迹，使机械手末端到达指定位置，完成物料的抓取工作。

本发明提供一种连杆机械手的非定点物料视觉识别与抓取装置，包括：

连杆机械手，包括底座、大臂、小臂、气动手抓、驱动底座回转的第一伺服电机、驱动大臂伸展的第二伺服电机和驱动小臂俯仰的第三伺服电机；

视觉定位采集系统，用于采集非定点物料的图像；

图像处理及姿态解算系统，用于对物料的图像进行处理换算出物料中心点在连杆机械手基坐标系下的三维坐标，计算出连杆机械手各伺服电机的转动角度，并转换为脉冲数和脉冲方向；

驱动伺服系统，将脉冲数和脉冲方向转换为相应的电平变换，控制连杆机械手使其末端到达指定位置完成物料的抓取工作。

在本发明的连杆机械手的非定点物料视觉识别与抓取装置中，所述视觉定位采集系统包括：支撑机构、设置在支撑机构上的工业相机和环形光源。

在本发明的连杆机械手的非定点物料视觉识别与抓取装置中，所述图像处理及姿态解算系统包括：

图像处理模块，用于对非定点物料的图像进行处理与解算获得物料中心点在相机坐标系下的三维坐标；

位姿转换模块，根据相机坐标系与连杆机械手坐标系之间的位姿变换关系，换算出物料中心点在连杆机械手基坐标系下的三维坐标；

位姿计算模块，根据物料中心点在连杆机械手基坐标系下的三维坐标，解算出连杆机械手各伺服电机的转动角度，并将旋转角度换算为脉冲数和脉冲方向。

在本发明的连杆机械手的非定点物料视觉识别与抓取装置中，所述驱动伺服系统包括：

下位机，将脉冲数、脉冲方向和电机使能指令转换为相应的脉冲信号，发送给伺服驱动器；

伺服驱动器，根据脉冲信号驱动相应的伺服电机完成对连杆机械手的控制，使其末端到达指定位置完成物料的抓取工作。