[发明专利]一种基于视觉伺服的机器人高精度装配方法

说明书

本发明提出了一种基于视觉伺服的机器人高精度装配方法，包括：进行示教和设置工作；在完成示教和设置工作后，将机械臂移动到抓取区抓取工件；移动机械臂到第一相机上方位姿，利用第一相机和机械臂进行视觉伺服运动，以使得工件在图像中的位姿为M_b，记录下机械臂相对于位姿T_b的相对位姿T_d；利用第二相机拍照并计算装配槽在图像上的位姿，并根据M_c计算出视觉标记在图像上的期望位姿M_e；移动机械臂到第二相机视野下，利用第二相机和机械臂进行视觉伺服运动，使视觉标记在图像中的位姿为M_e；将相对位姿T_d转换到此刻机械臂末端坐标系下的位姿，机械臂移动此位姿；机械臂移动相对位姿T_c，即将工件准确放置在装配槽上。

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，特别涉及一种基于视觉伺服的机器人高精度装配方法。

背景技术

随着人力成本的不断提升，装配生产线领域掀起了自动化的热潮。现代自动化生产线中，通常由工业机器人完成“抓取－放置”装配动作。为了完成装配任务，机器人必须知道工件被操作前的初始位姿和被操作后的目标位姿。

在简单的应用场景中，工件的初始位姿和目标位姿是事先规定的，机器人只是按照固定的程序进行操作。

现实大部分的应用场景中，工件的初始位姿或目标位姿并非严格固定不变的。这种情况下，视觉引导定位是一个理想的解决办法。机器人通过视觉系统感知工作环境的变化，获取工件被操作前的初始位姿和被操作后的目标位姿，从而保证任务完成。这样可使生产线具备一定的柔性，即使生产线的上一步操作有一定误差，也不会对装配造成多大影响。需要注意的是，使用视觉引导定位之前必须对相机和机器人之间的关系进行标定。

在一些要求高精度的装配场景中，简单的视觉引导定位并不能完全解决问题。首先，机器人坐标系下工件被操作前的初始位姿和被操作后的目标位姿的计算完全依赖于相机和机器人之间的标定结果，标定结果会受到机器人绝对位置误差、标定过程视觉特征点计算等影响并不准确；其次，工件在被机器人夹具抓取的瞬间可能会存在微小的移动，因此造成定位偏差。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于视觉伺服的机器人高精度装配方法。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种基于视觉伺服的机器人高精度装配方法，包括如下步骤：

步骤S1，进行示教和设置工作，包括：

步骤S11，分别标定两个相机的图像像素与机器人之间的运动关系；

步骤S12，对工件、装配槽和视觉标记定位；

步骤S13，确定抓取后工件在图像上的参考位姿；

步骤S14，确定放置时图像上视觉标记相对于装配槽的位姿和机械臂末端的相对位姿；

步骤S2，在完成示教和设置工作后，将机械臂移动到抓取区抓取工件；

步骤S3，移动机械臂到第一相机上方位姿，利用第一相机和机械臂进行视觉伺服运动，以使得工件在图像中的位姿为M_b，记录下机械臂相对于位姿T_b的相对位姿T_d；

步骤S4，利用第二相机拍照并计算装配槽在图像上的位姿，并根据M_c计算出视觉标记在图像上的期望位姿M_e；

步骤S5，移动机械臂到第二相机视野下，利用第二相机和机械臂进行视觉伺服运动，使视觉标记在图像中的位姿为M_e；

步骤S6，将相对位姿T_d转换到此刻机械臂末端坐标系下的位姿，机械臂移动此位姿；

步骤S7，机械臂移动相对位姿T_c，即将工件准确放置在装配槽上。