[发明专利]一种用于3C行业视觉柔性的四轴机器人

权利要求书

1.一种用于3C行业视觉柔性的四轴机器人，其特征在于：包括四轴机器人控制柜(1)，所述四轴机器人控制柜(1)的一侧安装有3C零件传送工作台(2)，所述3C零件传送工作台(2)上安装有传送带(3)，所述3C零件传送工作台(2)的零件进入端一侧安装有呈倒置的L型支架(12)，所述L型支架(12)远离所述3C零件传送工作台(2)的一端安装有CCD相机(4)，所述CCD相机(4)与所述传送带(3)垂直设置，所述3C零件传送工作台(2)远离所述四轴机器人控制柜(1)的一侧安装有机器人安装座(5)，所述机器人安装座(5)顶面靠近所述传送带(3)的一侧中部安装有四轴机器人本体(6)，所述机器人安装座(5)的底部安装有底架(7)，所述底架(7)顶面安装有驱动控制器(8)，所述四轴机器人本体(6)上安装有光电开关(11)。

2.根据权利要求1所述的用于3C行业视觉柔性的四轴机器人，其特征在于：所述四轴机器人控制柜(1)采用工控计算机，用于对CCD相机(4)采集的图像信息进行解控，同时利用图像算法来将识别后的工件转化为驱动控制器(8)控制信号，从而对四轴机器人本体(6)进行控制。

3.根据权利要求2所述的用于3C行业视觉柔性的四轴机器人，其特征在于：所述CCD相机(4)采用工业相机，且所述CCD相机(4)安装于所述传送带(3)的正上方。

4.根据权利要求3所述的用于3C行业视觉柔性的四轴机器人，其特征在于：所述CCD相机(4)的镜头(13)圆周上安装有光源(10)，所述光源(10)采用拥有快速反应以及高清晰图形的LED环形光源，所述镜头(13)采用定焦镜头。

5.根据权利要求4所述的用于3C行业视觉柔性的四轴机器人，其特征在于：所述四轴机器人本体(6)视觉引导抓取的工作流程包括如下步骤：

S1：工作人员将3C零件(9)放入至传送带(3)的零件进入端：

S2：传送带(3)连续运转，3C零件(9)进入至CCD相机(4)的视野范围，在CCD相机(4)内设置定时器，每隔t秒触发CCD相机(4)采集一帧图像；

S3：通过模版匹配方法确定工件的形心位置，通过两帧图像，获取3C零件(9)在运动方向的位移以及拍摄两帧图像的时间间隔，计算出3C零件(9)运动的速度；

S4：通过卡尔曼滤波算法预测下一时钟周期3C零件(9)的位置，并规划四轴机器人本体(6)的运动轨迹，使3C零件(9)运动至待抓取工位时，四轴机器人本体(6)末端执行器的位姿与目标位姿重合；

S5：通过四轴机器人本体(6)运动学逆解，将位姿信息换算成四轴机器人本体(6)熟悉的关节角度和角度控制信息，从而实现利用视觉引导四轴机器人本体(6)准确地抓取3C零件(9)；

S6：根据已抓取3C零件(9)的放置要求，进一步引导四轴机器人本体(6)完成工件的定点放置，从而实现四轴机器人本体(6)搬运操作。

6.根据权利要求5所述的用于3C行业视觉柔性的四轴机器人，其特征在于：所述CCD相机(4)定时器t的时间范围为0.5-1.0s，所述CCD相机(4)采集的图像大小为640*480。

7.根据权利要求5所述的用于3C行业视觉柔性的四轴机器人，其特征在于：所述卡尔曼滤波算法通过CCD相机(4)的标定和模板匹配得出CCD相机(4)拍照时刻3C零件(9)在传送带(3)上的位置，由于3C零件(9)在传送带(3)上不断运动，并且四轴机器人本体(6)实现抓取动作需要时间，必须提前预测出3C零件(9)出现的位置，并使四轴机器人本体(6)提前运动和3C零件(9)同时到达预测位置处完成3C零件(9)抓取，3C零件(9)位姿的预测由卡尔曼滤波器来完成，卡尔曼滤波算法包括状态方程和观测方程。