[发明专利]基于视觉引导的作业机器人电动扳手及其控制方法

权利要求书

1.一种基于视觉引导的作业机器人电动扳手，其特征在于，所述电动扳手包括：

机械臂；

电动扳手本体，与所述机械臂连接，用于对现场的螺母执行其在螺杆上的安装或拆卸操作；

长焦距摄像头，设置于所述电动扳手本体的侧面，其光轴与所述电动扳手本体旋转轴线平行，用于拍摄现场的螺母或螺杆的放大图像；

短焦距摄像头，设置于所述电动扳手本体的侧面，用于拍摄现场的整体图像；

激光器，设置于所述电动扳手本体的侧面，与所述短焦距摄像头对称布置，用于与所述短焦距摄像头配合以形成单目视觉系统，所述单目视觉系统用于获取并定位所述螺母或螺杆的位置；

驱控电路，与所述机械臂、所述电动扳手本体、所述长焦距摄像头、所述短焦距摄像头以及所述激光器连接，用于接收外部的指令并控制对应的器件工作以完成螺母在螺杆上的拆卸或安装。

2.根据权利要求1所述的电动扳手，其特征在于，所述电动扳手还包括单色光源，所述单色光源设置于所述电动扳手本体的侧面，与所述长焦距摄像头对称布置；

所述长焦距摄像头包括与所述单色光源对应的滤光片。

3.一种基于视觉引导的作业机器人电动扳手的控制方法，包括：

接收用于指示需要在螺杆上拆卸或安装螺母的指令；

根据所述指令，在确定出需要从螺杆上拆卸螺母时，控制作业机器人以获取所述螺母的可见端面上的非直线的任意的三点坐标；

根据所述三点坐标获取所述螺母的粗略坐标及姿态；

根据所述粗略坐标及姿态控制所述机器人的机械臂转动和平移以使得所述长焦距摄像头精确对准所述螺母；

获取所述螺母的精确坐标及姿态；

根据所述精确坐标及姿态控制电动扳手本体以执行拆卸操作。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法进一步包括：

在确定需要在螺杆上安装螺母时，获取所述螺杆的端部及根部的坐标；

根据所述端部及根部的坐标确定所述螺杆的粗略姿态；

根据所述坐标及粗略姿态控制所述机械臂转动和平移以使得所述长焦距摄像头精确对准所述螺杆的端部；

获取所述螺杆的端部的精确坐标及螺杆的精确姿态；

根据所述精确坐标及精确姿态控制所述电动扳手本体以执行安装操作。

5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述粗略坐标及姿态控制所述机械臂转动和平移以使得所述长焦距摄像头精确对准所述螺母具体包括：

采用快速径向对称变换算法在所述机械臂转动的过程中计算实时的极值；

根据所述极值的大小确定所述长焦距摄像头能够正对所述螺母；

采用边缘算法获取螺母的外轮廓并计算其中心坐标；

控制所述机械臂平移，使所述螺母的中心坐标与所述清晰放大图像的中心坐标重合。

6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述坐标及粗略姿态控制所述机械臂转动和平移以使得所述长焦距摄像头精确对准所述螺杆的端部具体包括：

采用快速径向对称变换算法在所述机械臂转动的过程中计算实时的极值；

根据所述极值的大小确定所述长焦距摄像头能够正对所述螺杆的端部；

采用边缘算法获取螺杆的端部的外轮廓并计算其中心坐标；

控制所述机械臂平移，使所述螺杆的端部的中心坐标与所述清晰放大图像的中心坐标重合。

7.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，根据所述精确坐标及姿态控制电动扳手本体以执行拆卸操作具体包括：

控制所述电动扳手本体以拆卸所述螺母；

控制所述电动扳手本体以将所述螺母放至预定位置。

8.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，根据所述精确坐标及精确姿态控制所述电动扳手本体以执行安装操作具体包括：

控制所述电动扳手本体从预定位置取出所述螺母；

控制所述电动扳手本体以拧紧所述螺母至预定扭矩。