[发明专利]基于“对准-趋近-抓取”的零件抓取装置的控制方法

权利要求书

1.一种基于“对准-趋近-抓取”的零件抓取装置的控制方法，其特征在于，所述抓取装置包括机器人、固定于所述机器人的末端执行器上的能够获取待抓取零件的图像特征的视觉系统和能够对所述待抓取零件执行抓取动作的夹持器，所述控制方法包括：

步骤S100：对准阶段，调整所述末端执行器的位置使所述待抓取零件的图像特征与预设的图像特征的偏差小于预设阈值；

步骤S200：趋近阶段，按照设定的位置调整量移动所述末端执行器以使所述夹持器到达所述待抓取零件的位置；

步骤S300：抓取阶段，控制所述夹持器抓取所述待抓取零件；

所述预设的图像特征通过以下步骤获取：

使所述夹持器位于能够抓取所述待抓取零件的第一位置；

移动所述末端执行器至能够使所述视觉系统获取所述待抓取零件的清晰图像的第二位置；

采集所述待抓取零件的期望图像并提取所述期望图像的图像特征为预设的图像特征。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述夹持器配置有吸附泵，所述待抓取零件为内部中空结构，步骤S300具体包括：

所述夹持器借助于所述吸附泵对所述内部中空结构施加的真空吸附力抓取所述待抓取零件。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤S100具体包括：

步骤S110：获取所述待抓取零件的图像特征；

步骤S120：判断所述待抓取零件的图像特征与所述预设的图像特征的偏差是否小于所述预设阈值，若是则执行步骤S200，若否则执行步骤S130；

步骤S130：调整所述末端执行器的位置并返回步骤S110。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述图像特征包括图像点特征和图像面积特征，步骤S120具体包括：

判断所述待抓取零件的图像点特征与预设的图像点特征的偏差以及待抓取零件的图像面积特征与预设的图像面积特征的偏差是否小于相应的预设阈值。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，在步骤S100中，“调整所述末端执行器的位置”的位置改变量由以下模型确定：

其中，k表示步骤S110执行的次数，K_1p和K_1i分别为PI控制器的比例和积分系数；Δu_k、Δv_k分别为所述待抓取零件的图像点特征与所述预设的图像点特征在像素坐标系中沿u轴和v轴方向的偏差，Δu_k＝u_d-u_k、Δv_k＝v_d-v_k，其中(u_d，v_d)为预设的图像点特征在像素坐标系中的坐标，(u_k，v_k)为所述待抓取零件的图像点特征在像素坐标系中的坐标；Δs_k为所述待抓取零件在像素坐标系中的图像面积特征与预设的图像面积特征的偏差，Δs_k＝s_d-s_k，其中s_d为所述待抓取零件在像素坐标系中预设的图像面积特征，s_k为所述待抓取零件在像素坐标系中的图像面积特征；ΔX_Ek，ΔY_Ek，ΔZ_Ek分别为所述末端执行器的位置改变量在末端执行器坐标系中沿X_E、Y_E、Z_E方向的坐标变化量，J_hE^-1为图像雅可比矩阵的逆矩阵。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述图像雅可比矩阵通过以下步骤进行标定：

保持所述待抓取零件处于所述视觉系统清晰成像视野的前提下使所述末端执行器带动所述视觉系统进行多次相对运动；

获取多组所述图像特征的变化量和所述末端执行器的相对位移量并利用最小二乘法解算所述图像雅可比矩阵。