[发明专利]一种七自由度机械臂组件抓取目标物体的方法

说明书

本发明提供一种七自由度机械臂组件抓取目标物体的方法，所述机械臂组件包括第一摄像头和第二摄像头；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。本发明能够实现对狭小空间内的目标物进行识别和定位，从而指导机械臂完成狭小空间内目标物体的抓取。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是指一种七自由度机械臂组件抓取目标物体的方法。

背景技术

随着作业环境的复杂化以及空间的狭窄化，不适合人类或大型装备进入以开展工作。因此，机器人越来越多的应用于非结构化环境下的自主作业的特殊场合中。仿生机器臂就是模拟人类手臂的结构，分配与人类手臂类似的各个关节，包括肩关节、肘关节和腕关节，以实现类似人类的手臂的功能。

目前，7自由度对于需要避障和回避内部奇异的机器人来说是最少的自由度数，由于具有冗余的自由度，其除了能够在三维空间中实现末端点的预期的位姿之外，还具有较强的灵活性和避障能力。因此，急需提出一种适合七自由度机械臂在狭小空间中对目标物体抓取的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种七自由度机械臂组件抓取目标物体的方法，以满足在狭小空间中对目标物体的识别和抓取。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种七自由度机械臂组件抓取目标物体的方法，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。

其中，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。

其中，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。

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；