[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

说明书

本发明实施方式提供一种基于视觉引导的作业机器人电动扳手及其控制方法，属于电力作业场景下机器人的控制技术领域。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；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；短焦距摄像头，设置于所述电动扳手本体的侧面；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；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。

技术领域

本发明涉及电力作业场景下机器人的控制技术领域，具体地涉及一种基于视觉引导的作业机器人电动扳手及其控制方法。

背景技术

电动扳手相对手工扳手极大提高工作效率，降低操作者体力强度，也广泛安装于机器人操作臂末端，实现自动化作业。电动扳手使用时，扳手套筒与螺母之间紧密配合，螺母需精确对准螺杆。人工能够轻松实现这些操作，但对于机器人而言，却提出巨大挑战。一是需要机器人末端有较高的移动定位精度；二是需要准确检测螺母和螺杆的空间坐标和姿态。随着科学技术的发展，现代机器人已普遍具有较高的重复定位精度，能满足拆装螺母的需要。

在一般的工业自动化流水线上，螺母和螺杆的位置一般都是固定的，可预先进行机器人示教。但在未知作业场景下，例如配电网架空线路检修作业时，所拆装螺母的精确空间位置非固定已知，而且所在空间环境复杂，给机器人的电动扳手螺母与螺杆定位带来巨大挑战。

发明内容

本发明实施方式的目的是提供一种基于视觉引导的作业机器人电动扳手及其控制方法，能够在螺母或螺杆的位置未知的情况下，实时定位螺母或螺杆的位置以完成螺母在螺杆上拆卸或安装操作。

为了实现上述目的，本发明实施方式提供一种基于视觉引导的作业机器人电动扳手，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。

可选地，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；

所述长焦距摄像头进一步包括与所述单色光源对应的滤光片。

另一方面，本发明还提供一种基于视觉引导的作业机器人电动扳手的控制方法，用于控制如上述任一所述的电动扳手，所述控制方法包括：

接收外部的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，在确定出需要在螺杆上拆卸或安装螺母时，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；