[发明专利]具有精确感测物体形状位姿的仿生机器人及其感测方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及用于高智能仿生机器人。

背景技术

现有技术中机器人大多数都是应用在工业领域，特别是适合生产线上应用，做一些固定工序、重复性的劳动，这种机器人大多采用简单的单臂结构，不需要太复杂的操作，还有一些机器人从事一些稍微复杂一些的操作，需要采用双臂结构，例如：ZL2010106232926《生产系统》，其采用了双臂结构进行操作，还有一些专利采用摄像头对物体进行定位，例如：ZL2012102673153《一种双臂机器人基于Kinect的人机交互方法》,该项专利中采用了摄像头对物体进行定位，但其所采用的摄像头为并排排列的，无法对物体的立体形状进行精确感测，因此，其只适用于固定形状物体的抓取工作，比较适合于大批量生产的生产线使用，更进一步还有将摄像头分别布置在机器人的头部和两个手臂上，例如ZL2015100048147《一种插装生产中的双臂机器人系统及其智能控制方法》，该项专利中利用头部和手臂上的摄像头对抓取的物体进行定位，但该项专利的摄像头仅仅用于物体定位，并没有对所抓取物体的形状进行精密测量，所以，该项专利的技术方案，虽然比上述两个专利更加先进，但其还是仅仅能够抓取规定形状的物体，并不能抓取随机形状的物体，因此，其还是无法达到针对不确定形状物体的可靠抓取。

发明内容

本发明提供的这种智能仿生机器人，采用双臂结构配合设置于不同位置上的两个感测机构，可以实现任何物体的形状、尺寸以及位置、姿态的感测，导引机械手移动并靠近物体、并分析、选择合适的方向和部位实现精确抓取，解决现有技术中无法对不确定形状物体进行可靠抓取的技术问题。

本发明为解决上述技术问题而设计的这种具有感测物体形状的仿生机器人包括躯干以及设置于该躯干上的机械臂，所述机械臂为两个，分别设置于所述躯干的两侧，该仿生机器人还包括用于感测被抓取物体正面形状的第一感测机构以及用于感测被抓取物体纵深形状的第二感测机构，所述第一感测机构设置于躯干的头部位置，所述第二感测机构设置于一个机械臂端头部位。

本发明机器人的进一步改进在于：所述每个机械臂均为至少六轴结构，包括由连接躯干开始依次连接的根部、大臂、小臂、手腕部以及抓取夹具，每个机械臂均包括有设置于根部与躯干之间的第一摆动关节、设置于根部与大臂之间的第二摆动关节、设置于大臂与小臂之间的第三摆动关节、设置于小臂与手腕部之间的第四摆动关节，所述小臂为两段结构，每个机械臂还包括用于控制两段小臂之间相对旋转的第一旋转关节，进一步包括设置于手腕部与抓取夹具之间用于控制所述抓取夹具旋转的第二旋转关节，所述第二感测机构设置于抓取夹具上，所述第一感测机构和第二感测机构均为工业用高清摄像机。

上述仿生机器人的感测方法包括以下步骤：A.由第一感测机构和第二感测机构感测被抓取物体的信息，所述第一感测机构和第二感测机构感测被抓取物体的信息包括被抓取物体的位置、尺寸以及姿态，所述第一感测机构感测被抓取物体的尺寸信息包括被抓取物体正面尺寸，所述第二感测机构感测被抓取物体的尺寸信息包括被抓取物体纵深方向上的尺寸；B.将感测信息反馈到机器人控制系统中，由控制系统计算被抓取物体的位姿，所述控制系统计算被抓取物体的位姿包括根据第一感测机构和第二感测机构感测的位置信息定位被抓取物体的位置，根据第一感测机构和第二感测机构感测的尺寸信息计算获得被抓取物体的大小和形状，根据第一感测机构和第二感测机构感测被抓取物体的姿态信息计算获得被抓取物体的偏角；C.控制系统控制机器人选择合适的抓取方式和抓取位置抓取物体，控制系统根据计算获得的被抓取物体位置、大小、形状以及偏角的信息，控制机械臂选择合适的抓取方向和具体位置来抓取物体。

本发明采用上述的技术方案，可以利用位于不同方向的两个摄像机具体成像被抓取物体的立体形状和尺寸，从而选择合适的抓取方向和抓取位置，这种高智能机器人可以适应不同环境下的多种作业方式，使得仿生机器人真正能够做到仿人动作的功能。

附图说明

图1是本发明仿生机器人的立体示意图。图2是本发明仿生机器人的控制原理示意图。

具体实施方式

结合上述附图说明本发明的具体实施例。