[发明专利]一种视觉机器人抓取系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种视觉机器人抓取系统及其控制方法。该系统包括工控机主控制系统、机器人从控制系统、视觉系统与抓取系统。方法为：视觉系统通过相机拍摄的图像自动获取物体的位置信息，决定机器人末端抓取系统的抓取位置；同时视觉系统的图像处理方法根据观察到的图像中被抓取物体形状和摆放的状态，决定抓取工具的姿态，最终成功抓取随意摆放的工件。本发明可以应用于抓取不同尺寸的工件和适应不同的工业自动化生产场景，简化工作编程的复杂性，提高机器人的应用范围和实际生产中的工作效率；在仅有视觉传感器作为输入时，能够在多个物体中对指定物体执行自适应抓取，也可完成对移动物体的视觉追踪，实时性强、检测率高、鲁棒性强，通用性好。

技术领域

本发明涉及计算机视觉和机器人智能控制技术领域，特别是一种视觉机器人抓取系统及其控制方法。

背景技术

机器人是一种可以自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类的指令，又可以运行预先设定的程序，同时可以根据以人工智能技术指定的原则纲领行动。它的任务是协助甚至代替人类在实际生产中的工作地位，例如在服务业、建筑业、工厂生产中，或是危险的工作。

目前，市场上视觉公司的视觉控制软件专业性非常强，主要的使用人群是专业的视觉工程师，还要具备一定的专业知识，了解复杂的图像处理算法。此类视觉控制软件系统的缺陷在于：一方面，专业性强，使用人群针对的是专业的技术人员，普通工人的学习成本非常高，很难大规模推广应用；另一方面，易用性很低，即使是专业的技术人员，创建一项任务也需要很长的调试时间，降低生产效率。市场上缺乏操作简单以及抓取系统可以通过调整参数适应不同工件的控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够对不同尺寸的工件进行识别和抓取且操作简单、适应性强、自动化程度高的视觉机器人抓取系统及其控制方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种视觉机器人抓取系统，包括主控制系统、从控制系统、视觉系统、抓取系统，所述的主控制系统用来发送指令，分别控制从控制系统、视觉系统、抓取系统；

所述主控制系统包括主处理器、存储器、数据采集模块、数据处理模块、坐标系转换模块、显示屏和通信接口；

所述从控制系统包括机器人工作环境建模、机器人路劲规划、机器人控制器、仿真环境模拟抓取；

所述视觉系统包括相机标定模块、图像预处理、图像识别与匹配；

所述抓取系统包括转换工件姿态、映射工件抓取、末端执行器模块；

所述主控制系统中的主处理器内设有主控制系统程序模块，从控制系统中的主处理器内设有从控制系统程序模块，视觉系统中的主处理器内设有视觉系统程序模块。

进一步地，所述主控制系统包括主处理器、存储器、数据采集模块、数据处理模块、坐标系转换模块、显示屏和通信接口，具体操作如下：

所述主处理器为主控制系统、从控制系统的控制核心；

所述存储器用于存储整个抓取系统工作过程中产生的数据和程序模块；

所述数据采集模块包括两个CCD相机，这两个CCD相机固定在工件经过的传送带正上方，用于采集CCD相机视野区域内的工业生产场景的所述工件图像信息，并将所述图像信息发送至所述存储器，所述主处理器根据所述图像信息计算出执行数据信号，所述末端执行器模块根据执行数据信号执行相应的动作；

所述数据处理模块将经过数据采集模块中的两个CCD相机采集到的工件图像信息进行值域化成为二值图像，然后进行高斯平滑处理、形态学边界提取处理，计算工件轮廓矩和外接最小矩形来识别和匹配工件，同时得到工件的中心坐标；

所述坐标系转换模块将所述数据采集模块的两个CCD相机与所述视觉机器人的数据互联，以得到相机坐标系和机器人坐标系的坐标参数转换；