[发明专利]基于视觉的机器人动态跟踪抓取方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于视觉的机器人动态跟踪抓取方法及系统，通过图像处理器预测目标工件处于待抓取的位置，机器人控制器选取位于待抓取位置上游的第一位置，使机器人的末端执行器从目标点位置先于待抓取的目标工件运动到第一位置且速度为零，机器人的末端执行器在目标工件的运行方向上加速运动，然后使待抓取的目标工件追击末端执行器使两者在第二位置以相同的速度相遇，之后运动到待抓取位置时末端执行器抓取待抓取的目标工件，完成抓取后最后一起运动到目标点位置，通过识别算法和跟踪算法定位和抓取目标工件，末端执行器按上述设定的抓取路径轨迹可在抓取目标工件的过程中实现平滑性运行，减少机器人在跟踪与抓取目标工件的过程中引起的振动。

【技术领域】

本发明涉及一种机器人抓取技术，尤其是指一种基于视觉的机器人动态跟踪抓取方法及系统。

【背景技术】

工件抓取是生产线上机器人的一项重要技术，目前，生产线上大部分的机器人仅能在严格定义的结构化环境中执行预定的指令，一旦工件的状态发生改变，机器人往往不能做出正确的应变，近年来，视觉引导与定位技术已经成为机器人获得作业周围环境信息的主要手段，它可以使机器人在实际作业中具有自主判断能力，从而使机器人应用灵活性和工作质量大大提高。当前基于视觉的机器人抓取系统已有的研究主要有两种：

(1).基于单目视觉的机器人抓取方法：该类方法一般采用将相机安装在机器人工作空间的上方，目标工件和机械手末端同时出现在相机视野中，通过相机的媒介作用建立起目标与机器人之间的关系。

(2).基于立体视觉的机器人抓取方法：该类方法一般是使用两台相机对目标工件同时进行拍摄，利用视差和立体匹配技术获取目标的空间位姿，从而引导机器人实现抓取动作。

不管是在单目视觉还是立体视觉，怎样能实现机器人精确抓取目标工件及在跟踪及抓取过程中实现平滑性，以及怎样防止机器人在跟踪与抓取目标工件的过程中引起振动，是当前需要解决的问题。

因此，有必要设计一种基于视觉的机器人的动态跟踪抓取方法及系统，以克服上述问题。

【发明内容】

本发明的创作目的在于提供一种基于视觉的机器人动态跟踪抓取方法及系统，通过识别算法和跟踪算法定位和抓取目标工件，使机器人在抓取目标工件的过程中可实现跟踪及抓取平滑性，减少机器人在跟踪与抓取目标工件的过程中引起的振动，且目标工件的定位精度高、实时性好。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于视觉的机器人动态跟踪抓取方法，包括以下步骤：

步骤S1：根据相机和机器人的位置关系建立两者之间的坐标映射公式，通过相机建立目标工件与机器人之间的相对位姿关系，并确定机器人的末端执行器在传送带上的工作安全范围；

步骤S2：图像处理器对相机采集到的目标工件图像进行处理，并进行特征检测，确定目标工件的特征模板，作为用以识别算法的依据；

步骤S3：传送带以速度V_帶携载工件在运行方向平移移动，相机对进入其视场的目标工件进行图像采集传送至图像处理器，采用模板匹配识别算法图像处理器在图像中搜索目标工件，得到目标工件在拍照时刻的位置和偏转角度，根据步骤S1的标定结果将拍照时刻的位置及偏转角度映射到机器人的坐标系中，并将目标工件的位置信息传送给机器人控制器；

步骤S4：机器人控制器根据出现在相机视场中的目标工件位置信息，预测目标工件处于待抓取时的位置与偏转角度，机器人控制器判定预测的待抓取位置位于机器人的工作安全范围内则发出抓取命令，反之则放弃抓取；