[发明专利]结合视觉识别并针对茶具抓取的机械臂装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种结合视觉识别并针对茶具抓取的机械臂装置及使用方法。包括机械臂及控制系统、机械臂末端执行器、视觉装置和抓取辅助结构。机械臂末端执行器包括法兰基座、第一撑脚、第二撑脚、第一气动手指、第二气动手指、第一夹具、第二夹具和相机托架，抓取辅助结构加装于待抓取物处，设有视觉识别特征点，第一夹具与抓取辅助结构可机械配合进行抓取，视觉装置安装在相机托架上，内部安装图像处理软件，7个控制信号与机械臂控制系统连接，对第一夹具与抓取辅助结构相对位置进行补正，能够实现对不规则物体的抓取。本发明的对不规则物体适应性强、可扩展，视觉识别反馈精准抓取，计算量小，并且降低了成本。

技术领域

本发明属于机械臂应用领域，具体是涉及一种结合视觉识别并针对茶具抓取的机械臂装置及使用方法。

背景技术

机械臂是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性，在各种工业生产过程中都有广泛应用，随着机器人产业的发展，机械臂也应用在个人/家庭服务机器人及特种服务机器人中。

在工业分拣装配等场合下，机械臂常对同种规则零件单次抓取，机械臂末端机构采用单一夹具。采取位置固定的视觉装置，可以与机器人进行其他作业期间并行地进行视觉测量，具有缩短总体周期时间的优点，但由于图像畸变需采用硬件或软件校正，计算量大、成本较高。

服务机器人抓取物体的特点与工业不同，机械臂常对单一不规则物体多次抓取，因此机械臂末端机构需采用高适应性夹具。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种结合视觉识别并针对茶具抓取的机械臂装置及使用方法，采取固定于机械臂的视觉装置，在机械臂本体移动时也可进行视觉引导，对不规则物体适应性强、可扩展，视觉识别反馈精准抓取，计算量小，并且降低了成本。

本发明采用的技术方案如下：

一、一种结合视觉识别并针对茶具抓取的机械臂装置

包括机械臂、机械臂控制系统、机械臂末端执行器、视觉装置和抓取辅助结构；机械臂控制系统用于控制机械臂完成作业；

机械臂末端执行器包括法兰基座、第一撑脚、第二撑脚、第一气动手指、第二气动手指、第一夹具、第二夹具和相机托架；法兰基座通过螺栓固定于机械臂末端，法兰基座底部两侧分别通过第一撑脚和第二撑脚的外侧面安装有第一气动手指和第二气动手指，第一气动手指末端夹爪安装有夹取抓取辅助结构的第一夹具，第二气动手指末端夹爪安装有第二夹具；第二撑脚内侧面通过相机托架固定有视觉装置，视觉装置远离第二气动手指的一面安装有摄像头，视觉装置内部安装有图像处理软件，视觉装置在机械臂抓取过程中拍摄待抓取物；

第二夹具由两根长条状夹取棒组成，两根夹取棒通过第二气动手指末端夹爪控制闭合和分离以实现第二夹具的抓取功能；

抓取辅助结构一端开有嵌装固定茶壶手柄的通槽，另一端设有便于第一夹具夹取的把手，抓取辅助结构另一端上端面涂覆有两块对称的识别框，两块识别框的颜色为抓取辅助结构整体颜色的互补色；通槽内径配合茶壶手柄外径设计，防止抓取时茶壶手柄滑落。

第一气动手指和第二气动手指型号为MHZ2-20D，机械臂采用三菱RV-2F-D垂直多关节型工业机器人，机械臂控制系统采用CR751-D型机器人控制器。

视觉装置具体型号采用OpenMV3模块。机械臂控制系统的输出OUT1通过信号线经继电器与OpenMV3模块的P1端口连接，机械臂控制系统的输入IN1～IN6通过信号线经光耦模块分别与OpenMV3模块的P2～P7端口连接，机械臂控制系统的24V电源和GND经24V转5V模块LM2596S为OpenMV3模块供电。

二、采用上述任一装置的一种结合视觉识别并针对茶具抓取的机械臂使用方法

包括茶壶的抓取与茶水倾倒，具体步骤如下：