[发明专利]一种散乱堆放物料拾取装置和方法

摘要

本发明公开了一种散乱堆放物料拾取装置和方法，包括机器人、上位机、光测量系统；所述光测量系统包括投影装置、分别位于投影装置左边和右边的左相机和右相机；所述投影装置顺次向物料拾取场景中投射Gray码图像；左相机和右相机分别采集物料拾取场景中的Gray码图像，并传输到上位机中；上位机根据左相机和右相机采集到的Gray码图像重建目标物体的点云，并对物料拾取场景中的目标物体进行识别和定位以获取目标物体的三维堆放位置和三维姿态，制定拾取策略，规划机器人的机械臂的拾取路径，并传输给机器人；机器人根据拾取路径执行拾取操作。本发明可有效解决散堆件位姿随意性导致机器人路径规划困难问题。

主权项

1.一种散乱堆放物料拾取装置，其特征在于：包括机器人、上位机、光测量系统；所述光测量系统包括投影装置、分别位于投影装置左边和右边的左相机和右相机；所述投影装置向物料拾取场景中投射Gray码图像；左相机和右相机分别采集物料拾取场景中的Gray码图像，并传输到上位机中；上位机根据左相机和右相机采集到的Gray码图像重建目标物体的点云，并对物料拾取场景中的目标物体进行识别和定位以获取目标物体的三维堆放位置和三维姿态，制定拾取策略，规划机器人的机械臂的拾取路径，并传输给机器人；机器人根据拾取路径执行拾取操作；所述的规划机器人的机械臂的拾取路径包括以下步骤：基于目标物体的三维堆放位置和三维姿态，利用手眼标定算法获得机器人基座坐标系和光测量系统坐标系位姿变换关系，通过位姿变换关系计算出目标物体在机器人基座下的位姿；设置机器人末端执行器的拾取准备位姿RT_t；根据目标物体的位姿和机器人的拾取准备位姿，确定机器人拾取目标物体的最优位姿，并将最优拾取位姿的z轴方向定义为机器人末端执行器接近目标物体的方向，即拾取方向；进行目标物体是否可拾取判断，排除机器人无法拾取的目标物体；根据目标物体的遮挡关系，确定目标物体的拾取顺序；根据中间过渡点规划机器人拾取路径；向机器人发送控制信号，控制机器人进行拾取；所述的确定机器人拾取目标物体的最优位姿的具体法：根据目标物体的结构特征，在待识别的目标物体上相对固有局部参考坐标系额外定义多个参考坐标系，记为：第一局部参考坐标系、第二局部参考坐标系……第N局部参考坐标系，根据坐标变换原理计算出这些参考坐标系在机器人基座坐标系下的位姿RT₁、RT₂……RT_N，将这些位姿同RT_t进行比较，根据旋量变化的大小选择合适的机器人拾取位姿，选择原则为旋量越小越合适；所述进行目标物体是否可拾取判断的具体做法是：根据机器人拾取目标物体的最优位姿，求机器人的运动学逆解，获得机器人各关节的移动量，并判断是否超出了最大关节的最大运动极限，从而判断该目标物体是否可拾取；所述的确定目标物体的拾取顺序具体做法是：根据目标物体在机器人基座下的位姿及其三维模型，在几何仿真环境下还原实际场景中的物体的堆叠情况，对每个物体在拾取方向上进行正交投影，根据计算机图形学的遮挡判断原理获得物体之间的遮挡关系，继而根据遮挡关系确定各物体的拾取顺序；所述的根据中间过渡点规划机器人拾取路径的具体做法是：根据机器人和外设的位置关系以及目标物体的拾取方法预先指定多个中间过渡点，然后根据中间过渡点规划机器人拾取路径，用于避免机器人规划拾取路径时与周边设备发生碰撞，减小机器人运动轨迹的不确定性。