[发明专利]一种应用于搬运机器人的目标搬运方法及其搬运机器人

权利要求书

1.一种应用于搬运机器人的目标搬运方法，其特征在于，所述搬运机器人包括行进机构、第一摄像头、第二摄像头、投影仪、控制器和机械臂；所述目标搬运方法包括以下步骤：

搬运机器人移动至搬运目标前；

搬运机器人通过第一摄像头从上方拍摄搬运目标获得搬运目标的俯视图像；

搬运机器人通过投影仪投影条纹至搬运目标上，并通过第二摄像头从正面拍摄搬运目标获得波长不同的两种条纹图；

搬运机器人根据俯视图像利用OpenCV技术得到搬运目标的形状和搬运目标的X轴坐标和Y轴坐标；

搬运机器人根据条纹图利用条纹投影测量技术测得搬运目标的Z轴坐标；

搬运机器人根据搬运目标的三维坐标控制机械臂抓取搬运目标。

2.根据权利要求1所述的一种应用于搬运机器人的目标搬运方法，其特征在于，所述搬运机器人根据俯视图像利用OpenCV技术得到搬运目标的形状和搬运目标的X轴坐标和Y轴坐标包括以下步骤：

对俯视图像进行二值化处理，使俯视图像呈现黑色区域和白色区域；

利用最大矩形框标记搬运目标，计算最大矩形框的中心点坐标作为搬运目标的X轴坐标和Y轴坐标；

对俯视图像中的白色区域进行连通区域采集；

对连通区域噪声处理后进行边缘识别，得到搬运目标的形状。

3.根据权利要求1所述的一种应用于搬运机器人的目标搬运方法，其特征在于，所述搬运机器人根据条纹图利用条纹投影测量技术测得搬运目标的Z轴坐标具体为：

对两种条纹图利用六步相移的条纹分析方法处理，得到包裹相位图φ₁(y)和φ₂(y)；

对包裹相位图利用基于波长选择的双波长条纹相位展开算法进行相位展开，得到相位展开图；

结合标定参数和相位展开图重构三维立体点云；

对三维立体点云进行滤波得到物体点云；

根据物体点云数据计算搬运目标的Z轴坐标。

4.根据权利要求3所述的一种应用于搬运机器人的目标搬运方法，其特征在于，所述对包裹相位图利用基于波长选择的双波长条纹相位展开算法进行相位展开，得到相位展开图包括以下步骤：

建立关于m₁(y)、m₂(y)和[m₂(y)λ₂-m₁(y)λ₁]的关系查找表,其中λ₁和λ₂分别是投影仪投影至搬运目标上的两种条纹的波长，m₁(y)和m₂(y)分别是对应两种条纹的条纹阶数；

计算并四舍五入取整得到结果值，在关系查找表中查找[m₂(y)λ₂-m₁(y)λ₁]的值与结果值最接近的一行中对应的m₁(y)和m₂(y)的目标值；

根据绝对相位和包裹相位的关系式

以及m₁(y)和m₂(y)的目标值进行相位展开，得到相位展开图，其中Φ₁(y)和Φ₂(y)是绝对相位。

5.根据权利要求3所述的一种应用于搬运机器人的目标搬运方法，其特征在于，所述结合标定参数和相位展开图重构三维立体点云具体为:

根据相位展开图，以此分别建立X轴数字矩阵、Y轴数字矩阵和Z轴数字矩阵；

结合标定参数，实现像素坐标系到世界坐标系的转换，把X轴数字矩阵、Y轴数字矩阵和Z轴数字矩阵分别转换为X轴空间矩阵、Y轴空间矩阵和Z轴空间矩阵；

根据每一个点的关于X轴、Y轴和Z轴的坐标数据，重构出三维立体点云。

6.根据权利要求3所述的一种应用于搬运机器人的目标搬运方法，其特征在于，所述对三维立体点云进行滤波得到物体点云具体为：

根据投影的条纹经搬运目标表面反射的调制光强设计背景噪声滤波器；

利用背景噪声滤波器过滤三维立体点云中受条纹影响小的像素点和噪声点得到物体云点。