[发明专利]一种七自由度机械臂组件抓取目标物体的方法

权利要求书

1.一种七自由度机械臂组件抓取目标物体的方法，其特征在于，所述机械臂组件包括第一摄像头和第二摄像头；其中，所述第一摄像头安装在所述机械臂组件的机器人本体上，所述第二摄像头安装在所述机械臂的末端；

所述方法包括：

对所述七自由度机械臂建立运动学模型；

对所述第一摄像头和所述第二摄像头分别进行标定以获取第一标定参数和第二标定参数；

根据所述第一标定参数建立环境空间的三维模型以确定所述目标物体所在作业空间，并根据所述机械臂的运动学模型控制所述机械臂运动至所述作业空间内；

根据所述第二标定参数对所述目标物体进行识别和定位，并根据所述机械臂的运动学模型控制所述机械臂对所述目标物体进行抓取；

其中，所述根据所述第二标定参数对所述目标物体进行识别和定位这个步骤之前，还包括：

关闭所述第一摄像头，并开启所述第二摄像头；

相应的，所述根据所述第二标定参数对所述目标物体进行识别包括：

所述机械臂带动所述第二摄像头进行行和列的扫描以识别所述目标物体；

其中，所述机械臂带动所述第二摄像头进行行和列的扫描以识别所述目标物体包括：

判断扫描的每帧图像中是否存在与预设颜色一致的物体；

若一致，将疑似物体分割出来，并将分割出的疑似物体的投影面积与预设面积阈值进行比较；

若所述投影面积大于或等于所述预设面积阈值，则将分割出的疑似物体的轮廓面积与最小外接矩形面积的计算比值和预设比值范围进行比较；

若所述计算比值在所述预设比值范围内，则从该帧图像中截取ROI感兴趣区域，并将所述ROI与模板图像进行直方图相似性对比；

若对比结果满足相似度判断阈值，则确定所述ROI为所述目标物体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述七自由度机械臂建立运动学模型包括：

采用标准D-H建模法对所述七自由度机械臂建立运动学模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一摄像头和所述第二摄像头分别进行标定以获取第一标定参数和第二标定参数包括：

采用张正友标定法分别对所述第一摄像头和所述第二摄像头进行单目和/或双目标定，以分别确定所述第一标定参数和所述第二标定参数；

其中，所述标定参数至少包括内参、外参和重投影矩阵。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一标定参数建立环境空间的三维模型以确定所述目标物体所在作业空间包括：

当所述第一摄像头对环境进行扫描时，采用SGBM半全局立体匹配算法计算每次扫描所得的点云，以根据所述第一标定参数建立所述第一摄像头坐标系下的环境空间的三维模型，并确定所述作业空间；

相应的，所述根据所述机械臂的运动学模型控制所述机械臂运动至所述作业空间内包括：

根据所述机械臂的运动学模型确定所述第一摄像头和所述机器人的基座的位置关系，将所述第一摄像头坐标系下的环境空间的三维模型转变为所述机器人的基座坐标系下的环境空间的三维模型，进而对机械臂进行路径规划使其进入到所述作业空间内。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述ROI与模板图像进行直方图相似性对比包括：

将所述ROI和所述模板图像均进行BGR三通道的分离，并对每个通道分别计算所述ROI和所述模板图像的直方图，并对计算得到的直方图都进行归一化；

对每个通道的所述ROI和所述模板图像的归一化的直方图进行相似度对比；

将三通道的对比结果进行与运算，当三通道的对比结果都满足相似度判断阈值时，则确定所述ROI为所述目标物体。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

若，所述扫描的每帧图像中不存在与所述预设颜色一致的物体，和/或，

所述分割出的疑似物体的投影面积小于所述预设面积阈值，则认为所述目标物体不在视场范围内。