[发明专利]一种基于3D光栅引导机器人定位抓取的方法、装置及设备

权利要求书

1.一种基于3D光栅引导机器人定位抓取的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将光栅扫描仪嵌入到双目相机之间，使所述光栅扫描仪为所述双目相机提供光源；

对所述双目相机进行标定，直至所述双目相机正确获取待抓取物体和双目相机之间的目标深度值；

使所述双目相机与机器人进行手眼标定，获取机器人坐标系和双目相机坐标系之间的关系；

使嵌入所述光栅扫描仪的标定后的所述双目相机与机器人通信；

使所述双目相机对待抓取物体进行拍摄，采集待抓取物体的图象，并获得包括三维坐标的点云信息；

采用双边滤波对所述点云信息进行平滑滤波，同时保留边界信息；

基于滤波的所述点云信息进行三维物体识别，将所述双目相机识别的待抓取物体的坐标转化到机器人的坐标系里，获得待抓取物体在机器人坐标系里的坐标，所述坐标包括待抓取物体的X、Y、Z三维坐标；

通过X、Y、Z三维坐标，计算机器人抓取位姿信息，并将机器人抓取位姿信息返回给机器人；

使机器人根据机器人抓取位姿信息进行定位抓取。

2.根据权利要求1所述的基于3D光栅引导机器人定位抓取的方法，其特征在于，所述获得包括三维坐标的点云信息的步骤后，还包括以下步骤：

基于不同的曝光时间的低动态范围图像，选取每个曝光时间相对应的预设的低动态范围图像，合成高动态范围图像，优化所述点云信息。

3.根据权利要求1所述的基于3D光栅引导机器人定位抓取的方法，其特征在于，所述采用双边滤波对所述点云信息进行平滑滤波的步骤包括：

预设中心点，通过各个点云信息到中心点的空间临近度，计算各个点云信息到中心点的空间临近度的权值；

基于各个点云信息的像素值相似度，计算各个点云信息的像素值相似度的权值；

基于各个点云信息到中心点的空间临近度的权值和像素值相似度的权值进行乘积，再与图像矩阵作卷积运算。

4.根据权利要求1所述的基于3D光栅引导机器人定位抓取的方法，其特征在于，所述通过X、Y、Z三维坐标，计算机器人抓取位姿信息的步骤包括：

根据手眼标定得出的公式进行求逆解，获得机器人坐标中待抓取物体的坐标；

基于奇异值分解方法或最小二乘方法，求解位姿信息中的旋转矩阵与平移矩阵；

参照旋转矩阵与平移矩阵，估算抓取位姿，作为机器人抓取位姿信息。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的基于3D光栅引导机器人定位抓取的方法，其特征在于，所述基于滤波的所述点云信息进行三维物体识别前，还包括以下步骤：

基于高斯分布，计算每个点云信息与其它所有邻居点云的平均距离；

将平均距离在由全局距离平均值和标准偏差定义的阈值之外的所有点云信息从数据集中去除，去除离群的点云信息。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的基于3D光栅引导机器人定位抓取的方法，其特征在于，使所述双目相机与机器人进行手眼标定的步骤包括：

采用手眼分离的方式，使所述双目相机和机器人的末端固定在一起，或，使所述双目相机固定在机器人外面的底座上，使双目相机的坐标系与机器人的坐标系连通。