[发明专利]机械手臂运动控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人领域，尤其涉及一种机械手臂的运动控制系统及方法。

背景技术

工业用关节型机械手臂(Joint-Type Robot)为仿生、模拟人类的腰肩肘腕等空间多支点旋转的电控系统，目前普遍应用的有四轴和六轴关节型机械手臂。在机械手臂对被测物体进行观测时，由于机械手臂的视觉装置系统的镜心位置很难与被测物体的中心对准，导致观测精度降低。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种机械手臂运动控制系统，可以精确地将机械手臂前端的视觉装置与被测物体进行对准观测，以提高机械手臂的观测精确。

所述一种机械手臂运动控制系统，包括：第一移动控制模块，用于控制机械手臂移动，使得被测物体进入该机械手臂前端的影像撷取装置的视觉影像平面内；对焦模块，用于通过控制机械手臂的垂直移动来完成影像撷取装置的镜头对被测物体进行对焦；影像分析模块，用于对被测物体的影像进行轮廓边缘分析，以获取被测物体的影像面积中心点；第二移动控制模块，还用于控制机械手臂移动，使得被测物体的影像面积中心点与所述视觉影像平面的中心点重合；影像撷取控制模块，用于记录该视觉影像平面的中心点在空间内的坐标位置为点a，并获取被测物体在该点a处的影像；第三移动控制模块，还用于控制机械手臂移动，使得所述视觉影像平面的中心点由点a水平移动长度L；所述第二移动控制模块，还用于在所述视觉影像平面的中心点由点a水平移动长度L后，控制机械手臂移动，使得被测物体的影像面积中心点再次与该视觉影像平面的中心点重合；所述影像撷取控制模块，还用于记录水平移动长度L后的该视觉影像平面的中心点在空间内的坐标位置为点b，获取被测物体在点b处的影像；位置计算模块，用于计算被测物体在视觉影像平面内的总位移量，并根据该总位移量、点a、点b和所述水平移动长度L分析得到被测物体与镜头的中心点间的正交垂直距离；及机械手臂校正模块，用于根据该正交垂直距离控制机械手臂移动，使得镜头的法向量与被测物体的法向量平行。

鉴于以上内容，有必要提供一种机械手臂运动控制方法，可以精确地将机械手臂前端的视觉装置与被测物体进行对准观测，以提高机械手臂的观测精确。

所述机械手臂运动控制方法，包括以下步骤：第一移动控制步骤，控制机械手臂移动，使得被测物体进入该机械手臂前端的影像撷取装置的视觉影像平面内；对焦步骤，通过控制机械手臂的垂直移动来完成影像撷取装置的镜头对被测物体进行对焦；影像分析步骤，对被测物体的影像进行轮廓边缘分析，以获取被测物体的影像面积中心点；第二移动控制步骤，控制机械手臂移动，使得被测物体的影像面积中心点与所述视觉影像平面的中心点重合；第一影像撷取控制步骤，记录该视觉影像平面的中心点在空间内的坐标位置为点a，并获取被测物体在该点a处的影像；第三移动控制步骤，控制机械手臂移动，使得所述视觉影像平面的中心点由点a水平移动长度L；重复执行第二移动控制步骤，使得被测物体的影像面积中心点再次与水平移动长度L后的视觉影像平面的中心点重合；第二影像撷取控制步骤，，记录水平移动长度L后的该视觉影像平面的中心点在空间内的坐标位置为点b，获取被测物体在点b处的影像；位置计算步骤，计算被测物体在视觉影像平面内的总位移量，并根据该总位移量、点a、点b和所述水平移动长度L分析得到被测物体与镜头的中心点间的正交垂直距离；及机械手臂校正步骤，根据该正交垂直距离控制机械手臂移动，使得镜头的法向量与被测物体的法向量平行。

相较于现有技术，所述的机械手臂运动控制系统及方法，在不增加成本且不需要对影像撷取装置进行修改的情况下，利用外部影像处理模式，让控制系统得知空间中多个物体之间的相对位置关系，该方法既可适用于所有关节型与非关节型的机械手臂，也可以搭配使用于自动化测试流程中。

附图说明

图1是本发明机械手臂运动控制系统较佳实施例的应用环境图。

图2是图1中的机械手臂运动控制系统较佳实施例的功能模块图。

图3举例说明附挂了一个影像撷取装置的机械手臂的示意图。

图4是本发明机械手臂运动控制方法较佳实施例的作业流程图。

图5和图6是本发明影像撷取装置的视觉影像平面与被测物体的立体空间关系示意图。

图7是本发明视觉影像平面与被测物体的符号标识示意图。

图8是本发明视觉影像平面角度的符号标识示意图。

主要元件符号说明