[发明专利]一种适用于随机混放纸箱垛的机器人智能拆垛方法

权利要求书

1.一种适用于随机混放纸箱垛的机器人智能拆垛方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)拆垛工位上方的三维立体相机对待拆纸箱垛进行三维点云信息采集，并通过点云处理，获取待拆纸箱垛外露纸箱面的角点信息；

(2)控制系统根据纸箱角点信息，计算纸箱货物外露面的长、宽尺寸，根据长宽信息进行纸箱规格匹配，获得纸箱高度信息；

(3)根据纸箱外露面的角点信息，规划纸箱物料的拾取点，计算出拾取点的空间位姿信息，并转换至机器人末端拾取手的运动控制点位姿信息；

(4)对纸箱进行拆垛排序；

(5)根据预先设置的放置规则或放置位置，结合纸箱高度信息，给出机器人放置纸箱运动控制点坐标，完成一个纸箱的拆垛规划。

2.根据权利要求1所述的一种适用于随机混放纸箱垛的机器人智能拆垛方法，其特征在于，步骤(2)中，其具体方法为：

通过视觉测量的纸箱4个角点坐标数据，计算纸箱的长L、宽W，然后根据已知所有品类纸箱的已知长度L_已知和已知宽度W_已知，计算纸箱规格的匹配度：

若匹配度满足S_L≦S_L0，S_W≦S_W0，则认为纸箱与该已知规格匹配度高，则该纸箱高度H_box＝H_已知；其中，S_L、S_W分别为测量纸箱长、宽在规格匹配时与已知规格纸箱长、宽的标准差；H_box为该测量纸箱的高度；H_已知为品类纸箱已知高度；S_L0、S_W0分别为设置的与品类纸箱长、宽的匹配度阈值。

3.根据权利要求1所述的一种适用于随机混放纸箱垛的机器人智能拆垛方法，其特征在于，步骤(3)中，当纸箱在空间水平放置时，将纸箱的外露上表面的几何中心作为拾取点；当纸箱在空间倾斜放置时，将纸箱外露各面沿Z轴竖直方向投影面积大的面作为拾取面，拾取面的几何中心点坐标作为拆垛时的拾取点位置。

4.根据权利要求1所述的一种适用于随机混放纸箱垛的机器人智能拆垛方法，其特征在于，步骤(3)中，拾取点所需信息包含位置和姿态，计算方法如下：

31)接收视觉测量系统得到的纸箱4个角点数据(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)、(x₃,y₃,z₃)、(x₄,y₄,z₄)；

32)拾取点为外露上表面的几何中心点，其位置坐标(x₅,y₅,z₅)如下：

33)通过纸箱面4个角点拟合出纸箱面，然后计算该拟合面的法向量作为拾取点姿态信息；

34)将视觉测量获得的相机坐标系下的位姿信息转换到拆垛机器人基础坐标系下，采用常规的eye-to-hand标定方法计算转换矩阵，得到机器人基础坐标系下位姿信息；

35)根据末端拾取手与机器人的安装位置，转换至机器人末端轴的运动控制点位姿(x,y,z,O,A,T)，得到机器人拆垛拾取纸箱物料的运动控制点位姿信息。

5.根据权利要求4所述的一种适用于随机混放纸箱垛的机器人智能拆垛方法，其特征在于，步骤33)中，拟合面的法向量计算方法如下：

假设纸箱面方程为ax+by+cz＝d，将纸箱4个角点坐标代入方程得到：

求出参数a,b,c,d，纸箱面的法向量