[发明专利]基于深度视觉的工业机器人物件抓取示教系统及方法

说明书

本发明公开一种基于深度视觉的工业机器人物件抓取示教系统,包括示教工作台、相机、机器人、夹爪、机器人控制器和深度计算平台，夹爪和相机安装在机器人的手臂末端，机器人控制器控制连接机器人，并控制机器人驱动夹爪和相机同步在示教工作台上移动，相机和机器人控制器通信连接深度计算平台，深度计算平台通过相机获取夹爪的位置图像数据，再计算夹爪抓取目标的实际位置信息，最后命令机器人控制器实现控制机器人抓放物件，本发明还公开相关的示教方法。本系统具有较高的定位精度，满足工业生产的要求，对于提高智能柔性化生产线具有重要意义。

技术领域

本发明涉及机器人及自动化设备领域，具体为一种基于深度视觉的工业机器人物件抓取示教系统以及示教方法。

背景技术

机器人技术是一门综合学科，它涵盖了信息技术、控制理论、机械设计、传感技术、人工智能以及仿生学等众多学科。机器人的出现对人们的日常生活产生了重大的影响，机器人种类繁多，根据应用场景的不同，机器人可以分为服务机器人、医疗机器人、特种机器人、水下机器人和工业机器人等。在现代科学技术的带动下，机器人技术有了较大的进步，尤其是在工业界的应用非常广泛，技术也相对成熟。工业机器人可以帮助人们快速地完成繁重且重复的任务，而且还能在极端的环境中作业，因此它被大量地应用在工业加工中，实现工业生产的自动化。如何解决工业目标识别、自动抓取是生产线上工业机器人生产自动化的一个首要问题。传统的工业机器人在应对新的工作任务时需要先进行示教(设置机器人完成任务的步骤)，但生产线上多数的工业机器人是通过预先示教或者离线编程的方式控制机器人执行预定的指令动作，一旦工作环境或目标对象发生变化，机器人不能及时适应这些变化，从而导致抓取失败，因此这种工作方式在很大程度上限制了工业机器人的灵活性和工作效率。

发明内容

为了克服现有技术提及的缺点，本发明提供一种基于深度视觉的工业机器人物件抓取示教系统及其示教方法，机器视觉技术具有快速和非接触的特点，将机器视觉技术引入工业机器人领域，通过视觉引导机器人进行自动作业，对提高智能柔性化生产线水平，提高生产效率，拓宽机器人的应用范围都有着十分重要的意义。

本发明解决其技术问题所采用技术方案为：基于深度视觉的工业机器人物件抓取示教系统，包括示教工作台、相机、机器人、夹爪、机器人控制器和深度计算平台，所述夹爪和相机安装在所述机器人的手臂末端，所述机器人控制器控制连接所述机器人，并控制所述机器人驱动所述夹爪和相机同步在所述示教工作台上移动，所述相机和所述机器人控制器通信连接所述深度计算平台，所述深度计算平台通过所述相机获取所述夹爪的位置图像数据，以计算所述夹爪抓取目标的实际位置信息，从而命令所述机器人控制器实现控制所述机器人准确抓放物件。

进一步的，所述示教工作台上设有加工区、物件示教区、加工完成区和物件摆放区，加工区上设置有虎钳或其他加工夹具。

进一步的，所述深度计算平台包括相互数据连接的三个模块：控制模块、目标检测模块和相机模块；所述相机模块通过以太网通讯连接所述相机，所述控制模块通过以太网通讯连接所述机器人控制器，所述目标检测模块通过所述相机模块获取的被检测目标位置的图像数据，计算出被检测目标在图像中的位置和方向角度信息(即图像坐标和旋转角度)，所述控制模块发送特定的命令指令到所述所述机器人控制器。

进一步的，所述目标检测模块通过收集被检测目标在多种环境下的图像数据，并完成被检测目标在图像中的标注，基于这些图像数据，训练深度目标检测算法，得到适合的参数模型；将参数模型保存在深度计算平台，并实现目标检测模块的接口，返回被检测目标在图像中的位置和方向角度信息(图像坐标和旋转角度)。

进一步的，所述深度目标检测算法的具体步骤包括：

S1.输入图片，对图片进行预处理，如调整大小等；

S2.对预处理后的图片，进行卷积层操作，包括卷积，池化，激活函数以提取特征，使用Resnet中C2、C3、C4三个部分的特征结果完成图像特征的提取；