[发明专利]智能双目自动抓取机械臂

说明书

本发明涉及一种智能双目自动抓取机械臂，视觉模块通过双目摄像头自动拍摄进入双目摄像头视角的物体，将拍摄的RGB图像信号输入主控模块，由主控模块将RGB图像转换成视差图，获取目标物体深度信息，并将目标物体转换成一个具有中心点且带半径的包络球体模型；主控模块输出控制信号给机械臂舵机驱动控制模块，控制机械臂舵机驱动控制模块驱动机械臂模块中的机械臂的舵机开始运转、调整，从而使得从目标物体提取的包络线球体模型到达双目摄像头镜头的正中央，使机械臂的末端夹持器对准物体，再利用DH法计算出的末端目标位置信息进行信息融合，从而进一步提高精度，使得该机械臂抓取系统能够更加精确的找到目标，并高效的完成抓取任务。

技术领域

本发明涉及一种智能抓取机械臂系统，尤其是一种结合双目视觉伺服、带自跟踪的智能抓取机械臂系统，属于智能抓取机械臂技术领域。

背景技术

自从上世纪五十年代第一台具有现代意义的机械臂诞生以来，机械臂已经发展成为了一种精确可靠的、具有冗余自由度的机械设备，并且在各种工业生产中扮演着及其重要的角色，此类机械臂能机械的完成固定的动作或者精确的按照固定的轨迹运行，但在医疗或者勘探等领域中，由于对象的情况、周围环境是复杂多变的，我们不可能像在工业生产中对机械臂的动作提前进行设计与安排，这样传统机械臂就无法胜任当前的工作了，所以机械臂是否能够自行处理特定的对象就变得十分重要。

目前市面上的类似的机械臂抓取系统主要是通过测算待抓目标的坐标，而夹持器姿态基本是通过经验尝试，这类系统很难准确高效的完成任务。因此，需要设计一种通过将视觉伺服与机械臂相结合的带有自动抓取功能的机械臂系统，有了这套系统，就能通过摄像头自行识别出目标物体，然后指引机械臂对其进行抓取，那么在一些人类无法实时控制的场景或者无法及时预测对象的情况下，能够完成相关的任务，目前市场上也有类似的系统，但由于视觉伺服与机械臂的系统是成开环状态，要抓的精准必须对硬件有很高的要求，而该系统是基于闭环设计的，并具有自主修正能力，大大提高了抓取精度与效率。

发明内容

本发明是要提供一种智能双目自动抓取机械臂，用于在无人为干预以及无法及时预测对象的情况下，自行搜索并识别物体，然后控制机械臂准确高效的对其完成抓取工作。

为实现上述目的，本发明的技术方案：一种智能双目自动抓取机械臂，包括主控模块、机械臂模块、机械臂舵机驱动控制模块、视觉模块、供电模块，所述视觉模块通过安装在机械臂上的双目摄像头自动拍摄进入双目摄像头视角的物体，并将拍摄的RGB图像信号输入主控模块，由主控模块将RGB图像转换成视差图，从而获取目标物体深度信息，并通过点聚类计算将目标物体转换成一个具有中心点且带半径的包络球体模型；主控模块输出控制信号给机械臂舵机驱动控制模块，控制机械臂舵机驱动控制模块驱动机械臂模块中的机械臂的舵机开始运转、调整，从而使得从目标物体提取的包络线球体模型到达双目摄像头镜头的正中央，使机械臂的末端夹持器对准物体，完成机械臂的末端夹持器的姿态信息的获取，再由主控模块通过计算得到该待抓取物体中心点相对于双目摄像头的坐标信息，并通过DH法，将这组坐标信息转换为物体中心点相对于机械臂的底座的坐标信息，然后，通过机械臂逆运动学解算出机械臂末端到达目标点位时机械臂的每个舵机相对应的转动角度位置，并将机械臂的初始位置与目标位置之间的轨迹进行归一化处理，从而使得机械臂的末端夹持器可以延一条直线到达目标，主控模块将轨迹点的位置信息指令发送给机械臂舵机驱动控制模块，控制机械臂的各舵机进行工作，从而让物体包络线中心点落在双目摄像头的镜头中心。

所述机械臂模块包括夹持器、四个舵机、底座舵机，所述夹持器为四爪夹持器，并依次通过四个舵机连接底座舵机，四爪夹持器上装有双目摄像头，底座舵机通过机械臂舵机驱动控制模块连接主控模块，双目摄像头连接主控模块，机械臂舵机驱动控制模块、主控模块和双目摄像头连接供电模块。

所述主控模块为上位机微处理器，所述机械臂舵机驱动控制模块为下位机舵机驱动控制板，所述供电模块为蓄电池。

本发明的有益效果是：