[发明专利]面向机器人抓取作业的可变形料袋视觉识别与定位方法

权利要求书

1.一种面向机器人抓取作业的可变形料袋视觉识别与定位方法，其特征在于，包括：

设计料袋步骤：基于AprilTag标志对可变形料袋进行特征设计，得到多特征组合人工特征；

识别料袋步骤：对多特征组合人工特征进行识别，得到可识别标志，对可识别标志进行定位，得到料袋坐标位置，将料袋坐标位置发送至机器人控制器。

2.根据权利要求1所述的面向机器人抓取作业的可变形料袋视觉识别与定位方法，其特征在于，所述设计料袋步骤包括：

选取标志步骤：选取AprilTag标志中n个不同标志，所述n取大于1，得到标签标志集合；

组合标志步骤：对标签标志集合中的n个AprilTag标志依据排列方式进行排列组合，得到多特征组合人工特征；

标志编号步骤：对多特征组合人工特征中的每个AprilTag标志进行编号，得到标志编号k；

坐标变换预计算步骤：定义标志坐标系和料袋坐标系，基于标志编号、排列方式、料袋尺寸，计算标志坐标系相对于料袋坐标系的第一齐次变换矩阵；

标志印制步骤：将多特征组合人工特征印制到料袋表面。

3.根据权利要求1所述的面向机器人抓取作业的可变形料袋视觉识别与定位方法，其特征在于，所述识别料袋步骤包括：

特征识别步骤：采用机器视觉对料袋表面的多特征组合人工特征进行识别，获得可识别标志；

标志筛选步骤：对可识别标志进行筛选，获得可定位标志；

标志定位步骤：根据可定位标志对料袋坐标系原点进行定位，得到料袋坐标系原点相对机器人坐标系位置，所述原点位置表示为P＝(x_R,y_R,z_R)^T；

其中，下标_R表示此位置为料袋坐标系原点相对于机器人坐标系的位置；x表示X方向位移；y表示Y方向位移；z表示Z方向位移。

4.根据权利要求3所述的面向机器人抓取作业的可变形料袋视觉识别与定位方法，其特征在于，所述特征识别步骤包括：

标定相机坐标步骤：定义相机坐标系O_C，对相机内参数进行标定；

标定机器人坐标步骤：定义机器人坐标系O_R，对相机外参数进行标定，获取相机坐标系相对于机器人坐标系的第二齐次变换矩阵

采集图像步骤：采集待识别定位的可变形料袋图像信息，得到第一图像；

提取定位步骤：采用AprilTag检测算法提取第一图像中的可识别标志、标志编号k、可识别标志相对于相机坐标系的位姿，将识别标志相对于相机坐标系的位姿记为可识别标志位姿T_i，i＝1,2,…,m，下标i表示编号。

5.根据权利要求3所述的面向机器人抓取作业的可变形料袋视觉识别与定位方法，其特征在于，所述标志筛选步骤包括：

计算料袋相对坐标步骤：通过可识别标志位姿、第一齐次变换矩阵，计算料袋坐标系相对于相机坐标系的位姿，记为相机坐标系相对位姿，所述相机坐标系相对位姿表示如下：

式中，T_pi表示第i个坐标系相对位姿；

T_i表示第i个可识别标志位姿；

表示第一齐次变换矩阵的元素；

R_pi表示第i个标志坐标系相对位姿中的旋转矩阵；

P_pi表示第i个标志坐标系相对位姿中的位移向量；

x_pi，y_pi，z_pi分别表示第i个标志相机坐标系相对位姿中的X，Y,Z方向的位移；

多方向筛选步骤：将可识别标志进行聚类，根据标志位置对多特征组合人工特征进行Z方向坐标、X方向坐标、Y方向坐标进行筛选，得到可定位标志。