[发明专利]一种机械手运动轨迹规划方法及螺栓抓取检测系统

说明书

本发明涉及一种机械手运动轨迹规划方法及螺栓抓取检测系统。运动轨迹规划方法包括如下步骤：步骤1、以机械手自身坐标系为基础，建立环境模型坐标系，并对环境模型坐标系进行栅格化处理；步骤2、构建驱动单元与抓取部之间的变换矩阵，对抓取部的运动轨迹进行轨迹规划。本发明通过中控机完成对机械手的运动轨迹规划。运动轨迹规划的目的是在完成抓取螺栓任务的前提下使得机械爪末端的抓取部尽可能按照设定的轨迹运行、且行程在最优范围内，能够显著提高运行效率、减少机械手从起点到终点处的运行时间，提高螺栓抓取节奏。

技术领域

本发明涉及运动轨迹规划领域，具体涉及一种机械手运动轨迹规划方法及螺栓抓取检测系统。

背景技术

螺栓是由头部和螺杆两部分组成的一类紧固件，需与螺母配合，用于紧固连接两个带有通孔的零件。

在螺栓抓取检测领域，由于螺栓的形状特殊，传统的上下料装置通常由一组或多组机械手组成，并通过预设好的轨迹运行。在应对较为复杂的场景时，如果不对路径进行规划，会严重降低运行效率、拖慢运行节奏。

发明内容

发明目的：提供一种基于动态图像识别的机械手运动轨迹规划系统、方法、设备及计算机存储介质，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：第一个方面，提供一种机械手运动轨迹规划方法，包括如下步骤：

步骤1、以机械手自身坐标系为基础，建立环境模型坐标系，并对环境模型坐标系进行栅格化处理；

步骤2、构建驱动单元与抓取部之间的变换矩阵，对抓取部的运动轨迹进行轨迹规划。

在第一方面的一些可实现方式中，步骤1中对环境模型坐标系进行栅格化处理的过程如下：获取机械手的最大运行空间，将该最大运行空间沿X、Y、Z方向分解为多个大小相同的网格单元；检查划分出来的网格单元内是否包含障碍物，若包含障碍物，则判定为填充网格、并标记为不可通行网格；若不包含障碍物，则判定为未填充网格、并标记为可通行网格；将不可通行网格记为0，可通行网格记为1，获得含有0和1的栅格合集。

在第一方面的一些可实现方式中，步骤2中坐标变换矩阵如下：

式中，i表示驱动单元，j表示抓取部，θ表示驱动单元的各运行轨道的夹角，α表示抓取部相对于驱动单元的扭转角，d表示抓取部相对于驱动单元之间的距离；

在第一方面的一些可实现方式中，对抓取部的运动轨迹进行轨迹规划的过程进一步包括：

步骤2-1、利用机械手上的多个工业相机采集实际环境，得出包含影像和景深信息的图像，建立环境模型：

式中，E(x)表示边缘函数，L(x)表示滤波函数，D表示带宽，σ表示噪声均方差，f(A)表示平滑边缘调节函数；

其中，

式中，R为归一化常数，J_s和J_r表示平滑解析度，x^s和x^r表示经过J_s和J_r平滑解析之后的图像；

步骤2-2、构建估价函数寻找起点到终点的最优路径：

f_n＝v(n)+w(n)

式中，v(n)表示从起点到当前节点n的实际距离，w(n)表示当前节点n到终点的估算距离；

步骤2-3、为当前节点n到终点的估算距离w(n)添加转向代价：

w(n)＝w′(n)+ε₀

其中，