[发明专利]基于双夹具实时切换的工业机器人无序抓取方法

说明书

本发明公开了一种基于双夹具实时切换的工业机器人无序抓取方法，包括步骤：获取目标工件点云数据和图像，确定目标工件的粗略位置并将其映射至点云数据，通过点云表面匹配得到目标工件的位置、姿态和匹配分数；确定当前待抓取工件及抓取点；确定当前待抓取工件的抓取方式，并据此进行夹具切换；根据抓取方式进行数学模型切换，得到机器人的六轴法兰盘的抓取位置和姿态，并进行相应调整；设计抓取路径，完成工件抓取。本发明根据视觉识别的结果实现机器人两种夹具的实时切换，并计算切换后夹具的空间位姿，实现不同抓取方式工件的无序抓取，提高了工件抓取成功率。

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体涉及一种基于双夹具实时切换的工业机器人无序抓取方法。

背景技术

随着工业自动化的持续快速发展，工业机器人以其稳定、快速、高效的特点正在逐渐取代人类。但是实际工厂生产场景越来越复杂，产线工件种类逐步增加，导致工件上下料工位的工业机器人需同时抓取各种类型的工件；但是每种工件的抓取方式都存在差异，质量较轻且存在光滑平面的工件适合气动吸取，质量较大无光滑表面的工件需要采用夹爪抓取。工件在料框中的位置和姿态是随机的并且存在堆叠情况，工件在不同的姿态下需要采用不同的抓取方式，这就对机器人同时处理不同抓取方式工件提出新的挑战。

现有的工业机器人中双夹具或多夹具机器人已经非常常见，但是在连续的工业生产过程中，大多都会针对某一种工件采用相同夹具进行夹取。而随着生产自动化的不断推进，会出现连续抓取不同形状和大小工件的情况；也存在需要对料框中的各种规格的工件进行抓取的情况，而针对不同规格形状的工件采用同一种夹具的抓取成功率较低，带来一定的安全隐患，且降低生产效率。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提出一种基于双夹具实时切换的工业机器人无序抓取方法，根据视觉识别的结果实现机器人两种夹具的实时切换，并计算切换后夹具的空间位姿，实现不同抓取方式工件的无序抓取，提高了工件抓取成功率。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

基于双夹具实时切换的工业机器人无序抓取方法，该机器人为六轴机器人，具有六轴法兰盘，所述六轴法兰盘上安装有工具，所述工具包含吸盘和抓手两种夹具，所述抓取方法包括以下步骤：

步骤1，利用3D结构光相机获取目标工件的3D点云数据和2D图像数据，对目标工件的2D图像进行图像学处理，确定目标工件在图像区域中的粗略位置；将该粗略位置映射至目标工件的3D点云数据，并通过三维点云表面匹配方式，得到目标工件相对于相机的位置、姿态和匹配分数；确定匹配分数最高的工件作为当前待抓取工件，并确定当前待抓取工件的抓取点；

步骤2，确定当前待抓取工件的抓取方式，并据此进行夹具切换；

其中，所述抓取方式为吸取或夹取；

步骤3，根据抓取方式进行工具数学模型切换，得到机器人的六轴法兰盘的抓取位置和姿态，并据此调整机器人的法兰盘的位置和姿态；

步骤4，设计抓取路径，并按照所述抓取路径完成当前待抓取工件的抓取；

重复步骤1-4，完成所有目标工件的无序抓取。

本发明技术方案的特点和进一步的改进在于：

进一步地，所述确定当前待抓取目标工件的抓取方式，具体为：

对当前待抓取工件的点云数据采用平面拟合法拟合得到工件的最大抓取平面及其面积，判断该面积是否大于吸盘面积的1.5倍，若是，则选择吸取方式，否则，进一步计算吸取的成功概率，根据吸取的成功概率确定抓取方式。

更进一步地，所述计算吸取的成功概率，具体为：