[发明专利]一种基于视觉标志的机械臂飞拍定位方法

说明书

本发明提出了一种基于视觉标志的机械臂飞拍定位方法，包括：将视觉标志固定在机械臂末端；通过相机多次拍照计算视觉标志相对于机械臂末端的位姿；机械臂从取料区抓取物体，并朝相机方向运动；机械臂运动到相机上方邻近区域，触发相机拍照；相机拍照后，计算出视觉标志相对于相机的位姿，和物体相对于相机的位姿；根据、和，计算出物体相对于机械臂末端的位姿；利用物体相对于机械臂末端的位姿执行装配任务；判断是否需要重复执行下一次任务，如果是则返回步骤S3；否则结束。

技术领域

本发明涉及机械臂技术领域，特别涉及一种基于视觉标志的机械臂飞拍定位方法。

背景技术

飞拍技术，是物体在运动过程中进行拍照，并得到物体拍照瞬间的位置姿态等信息。相比于定拍，即物体运动到拍照位置停止再请求拍照，飞拍可有效减少物体停顿动作，提高生产效率。

在机械臂飞拍定位应用中，首先机械臂末端抓取物体，此时物体相对于机械臂末端的精确位姿（简称物体位姿）未知。然后机械臂携带物体经过拍照点并触发拍照，过程中不停止运动。随后，机械臂收到相机返回的物体位姿。最后，机械臂根据物体位姿执行后续的装配等操作。考虑到机械臂触发拍照信号的延时，当前常见的解决方法如下：

首先确定机械臂的准确拍照位置，在机械臂经过拍照位前的特定位置，提前触发拍照。此方法假定机械臂从提前位置到拍照位置的运动时间恰好等于机械臂触发拍照到相机完成拍照的时间。由于机械臂这段距离的运行时间跟机械臂速度、路径等诸多因素有关。因此此方法需反复实验、不够灵活，且存在误差。

首先确定机械臂的准确拍照位置，在机械臂经过拍照位前的特定时间，提前触发拍照。此方法假定机械臂触发的提前时间等于从机械臂触发拍照到相机完成拍照的时间。由于从机械臂触发拍照到相机完成拍照的时间跟信号传输、（不同型号）相机拍照原理等有关，且可能并不为恒定时间。因此，此方法依然不够灵活，且存在误差。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于视觉标志的机械臂飞拍定位方法。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种基于视觉标志的机械臂飞拍定位方法，包括如下步骤：

步骤S1，将视觉标志固定在机械臂末端，其中，视觉标志为相机拍照后可计算出其相对于相机3D位姿的平面图案；

步骤S2，通过相机多次拍照计算视觉标志相对于机械臂末端的位姿；

步骤S3，机械臂从取料区抓取物体，并朝相机方向运动；

步骤S4，机械臂运动到相机上方邻近区域，触发相机拍照；

步骤S5，相机拍照后，计算出视觉标志相对于相机的位姿，和物体相对于相机的位姿；

步骤S6，根据、和，计算出物体相对于机械臂末端的位姿；

步骤S7，利用物体相对于机械臂末端的位姿执行装配任务；

步骤S8，判断是否需要重复执行下一次任务，如果是则返回步骤S3；否则结束。

进一步，视觉标志采用二维码图案。

进一步，在步骤S2中，将相机安装在工作台上，操作机械臂运动到多个不同位姿，且保证视觉标志出现在相机视野内；

对于位姿i，计算出视觉标志相对于相机的位姿，同时获取机械臂末端法兰相对于基坐标系的位姿；

由于视觉标志相对于机械臂末端法兰的位姿是固定不变的，相机相对于机械臂基坐标系的位姿也是固定不变的；对于位姿i和位姿i+1，建立方程；利用上述多组数据，通过求解计算出视觉标志相对于机械臂末端法兰的位姿。

进一步，利用机械臂正运动学计算机械臂末端法兰相对于基坐标系的位姿。