CN114012706A - 一种基于速度调制的运动物体鲁棒夹取方法和夹取*** - Google Patents

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杨海东
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Abstract

本发明公开了一种基于速度调制的运动物体鲁棒夹取方法，包括以下步骤：基于全局RGB‑D视觉传感器控制机器人末端的夹持工件跟踪运动物体；确定机器人末端的夹持工件的位置；开启夹持工件上的距离传感器感知夹持的不平衡性；对夹持工件的夹持速度进行调制，当夹持工件在接触运动物体表面时夹持速度调制为0，实现稳定夹持，同时公开相应的夹取***，本发明具有夹持成功率高、带视觉反馈功能、带速度调制功能的特点，十分适用于机器人对运动物体的鲁棒夹取使用。

Description

一种基于速度调制的运动物体鲁棒夹取方法和夹取***
技术领域
本发明涉及机器人末端夹持工具技术领域，具体为一种基于速度调制的运动物体鲁棒夹取方法，以及一种基于速度调制的运动物体鲁棒夹取***。
背景技术
自动化装备是制造强国的利器，必须要向高速化，智能化方向迈进，而面对一些运动物体的鲁棒夹取的难度则极大，或者夹取过程中对运动路径造成干扰，提高机器人抓取稳定性的一个重要的手段是对夹手接近物体的速度进行检测，并通过对两个夹手的速度进行分别调制，实现对运动物体的鲁棒夹取。而当前对物体的夹取的方法有很多，但是对于运动物体的夹取来说，普遍存在着夹取稳定性不高，容易对物体造成损坏，进场出现夹手干扰物体运动路径造成夹取的失败，在面对运动物体夹取场合往往不适用，实用性较差等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于速度调制的运动物体鲁棒夹取方法，以解决上述背景技术中提出的现有技术适用性不好，仅仅适用于运动路径规则物体的抓取等问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明第一方面公开一种基于速度调制的运动物体鲁棒夹取方法，所述方法包括以下步骤：
S1、基于全局RGB-D视觉传感器控制机器人末端的夹持工件跟踪运动物体；
S2、确定机器人末端的夹持工件的位置；
S3、开启夹持工件上的距离传感器感知夹持的不平衡性；
S4、对夹持工件的夹持速度进行调制，当夹持工件在接触运动物体表面时夹持速度调制为0，实现稳定夹持。
优选的，所述步骤S1具体包括：
S11、机器人末端的夹持工件根据运动物体的运动轨迹对跟踪路径进行预测；
S12、机器人执行主动运动并控制夹持工件高速接近运动物体。
优选的，所述步骤S2具体包括：
S21、在机器人末端的夹持工件成功跟踪运动物体时启动夹持工件的局部视觉；
S22、夹持工件采集运动物体的图像；
S23、根据采集到的图像计算运动物体的几何中心；
S24、确定夹持工件的夹持位置，并微调夹持工件的位置。
优选的，所述步骤S3具体包括：
S31、启动机器人末端的夹持工件上的测距传感器，分别测量夹持工件与运动物体之间的距离；
S32、计算夹持不平衡量，作为夹持工件夹持速度调制的数据基础使用。
优选的，所述步骤S4具体包括：
S41、根据夹持不平衡量确定夹持工件在接触运动物体的过程中速度变换率；
S42、根据运动物体的变形情况和预设承受力，确定夹持工件接触运动物体时的预紧量以及夹持工件的调制行程；
S43、通过驱动夹持工件速度调制装置，显示夹持工件的夹持速度的调制，执行运动物体的稳定夹持。
本发明第二方面公开一种基于速度调制的运动物体鲁棒夹取***，包括机器人，所述机器人为机械臂结构，所述机器人的末端设置有夹持工件，所述夹持工件包括第一可移动夹手和第二可移动夹手，所述第一可移动夹手和所述第二可移动夹手上分别设置有测距传感器，所述夹持工件上还设置有局部视觉，所述机器人上还设置有全局RGB-D视觉传感器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的基于速度调制的运动物体鲁棒夹取方法可以搭载在对应的夹取***当中，通过全局RGB-D视觉传感器、局部视觉以及测距传感器等策略多方面提高夹持准确率，采用速度调制的方法以及闭环驱动的驱动方式，具备夹持成功率高、带视觉反馈功能、带速度调制功能的特的特点，十分适用于机器人对运动物体的鲁棒夹取。
附图说明
图1为本发明基于速度调制的运动物体鲁棒夹取方法流程示意图；
图2为本发明基于速度调制的运动物体鲁棒夹取***整体示意图；
图3为本发明基于物体运动路径预测的运动物体跟踪流程示意图；
图4为本发明基于局部视觉的夹持位置确定方法的流程示意图；
图5为本发明基于距离感知的夹持不平衡测量的流程示意图；
图6为本发明基于线性调速模型的夹持速度调整流程示意图；
附图标记：1、机器人；2、夹持工件；3、局部视觉；4、第一可移动夹手；5、第二可移动夹手；6、距离传感器；7、运动物体；8、运动轨迹；9、全局RGB-D视觉传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于速度调制的运动物体7鲁棒夹取方法，所述方法包括以下步骤：
S1、基于全局RGB-D视觉传感器9控制机器人1末端的夹持工件2跟踪运动物体7；
S2、确定机器人1末端的夹持工件2的位置；
S3、开启夹持工件2上的距离传感器6感知夹持的不平衡性；
S4、对夹持工件2的夹持速度进行调制，当夹持工件2在接触运动物体7表面时夹持速度调制为0，实现稳定夹持。
具体地，参阅图2，本发明对应夹取方法同时公开了一种基于速度调制的运动物体7鲁棒夹取***，包括机器人1，所述机器人1为机械臂结构，所述机器人1的末端设置有夹持工件2，所述夹持工件2包括第一可移动夹手4和第二可移动夹手5，所述第一可移动夹手4和所述第二可移动夹手5上分别设置有测距传感器，所述夹持工件2上还设置有局部视觉3，所述机器人1上还设置有全局RGB-D视觉传感器9。
更具体的说，为了提高抓取准确率，本发明提出首先基于全局RGB-D视觉传感器9来锁定和跟踪运动物体7的策略，同时使用速度调制的方法来调节两个夹持工件2到物体的距离，在两个夹手半边中间位置，设置有局部视觉3用于微调夹持工具相对于工件的位置，通过在两个夹手上分别布置有测距传感器，用于测量夹手半边到物体的距离，从而实现夹手接近物体的速度调制，并且夹手两个半边都可以分别闭环驱动，实现速度准确调制，最终实现本发明可以稳定的，无损的实现运动物体7的鲁棒夹持。
参照图2到3，作为本发明一优选实施方案，所述步骤S1具体包括：
S11、机器人1末端的夹持工件2根据运动物体7的运动轨迹8对跟踪路径进行预测；
S12、机器人1执行主动运动并控制夹持工件2高速接近运动物体7。
参照图2和图4，作为本发明一优选实施方案，所述步骤S2具体包括：
S21、在机器人1末端的夹持工件2成功跟踪运动物体7时启动夹持工件2的局部视觉3；
S22、夹持工件2采集运动物体7的图像；
S23、根据采集到的图像计算运动物体7的几何中心；
S24、确定夹持工件2的夹持位置，并微调夹持工件2的位置。
参照图2和图5，作为本发明一优选实施方案，所述步骤S3具体包括：
S31、启动机器人1末端的夹持工件2上的测距传感器，分别测量夹持工件2与运动物体7之间的距离；
S32、计算夹持不平衡量，作为夹持工件2夹持速度调制的数据基础使用。
参照图2和图6，作为本发明一优选实施方案，所述步骤S4具体包括：
S41、根据夹持不平衡量确定夹持工件2在接触运动物体7的过程中速度变换率；
S42、根据运动物体7的变形情况和预设承受力，确定夹持工件2接触运动物体7时的预紧量以及夹持工件2的调制行程；
S43、通过驱动夹持工件2速度调制装置，显示夹持工件2的夹持速度的调制，执行运动物体7的稳定夹持。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的基于速度调制的运动物体7鲁棒夹取方法可以搭载在对应的夹取***当中，通过全局RGB-D视觉传感器9、局部视觉3以及测距传感器等策略多方面提高夹持准确率，采用速度调制的方法以及闭环驱动的驱动方式，具备夹持成功率高、带视觉反馈功能、带速度调制功能的特的特点，十分适用于机器人1对运动物体7的鲁棒夹取。

Claims (6)

1.一种基于速度调制的运动物体鲁棒夹取方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、基于全局RGB-D视觉传感器(9)控制机器人(1)末端的夹持工件(2)跟踪运动物体(7)；
S2、确定机器人(1)末端的夹持工件(2)的位置；
S3、开启夹持工件(2)上的距离传感器(6)感知夹持的不平衡性；
S4、对夹持工件(2)的夹持速度进行调制，当夹持工件(2)在接触运动物体(7)表面时夹持速度调制为0，实现稳定夹持。
2.根据权利要求1所述的一种基于速度调制的运动物体(7)鲁棒夹取方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
S11、机器人(1)末端的夹持工件(2)根据运动物体(7)的运动轨迹(8)对跟踪路径进行预测；
S12、机器人(1)执行主动运动并控制夹持工件(2)高速接近运动物体(7)。
3.根据权利要求1所述的一种基于速度调制的运动物体(7)鲁棒夹取方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21、在机器人(1)末端的夹持工件(2)成功跟踪运动物体(7)时启动夹持工件(2)的局部视觉(3)；
S22、夹持工件(2)采集运动物体(7)的图像；
S23、根据采集到的图像计算运动物体(7)的几何中心；
S24、确定夹持工件(2)的夹持位置，并微调夹持工件(2)的位置。
4.根据权利要求1所述的一种基于速度调制的运动物体(7)鲁棒夹取方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
S31、启动机器人(1)末端的夹持工件(2)上的测距传感器，分别测量夹持工件(2)与运动物体(7)之间的距离；
S32、计算夹持不平衡量，作为夹持工件(2)夹持速度调制的数据基础使用。
5.根据权利要求1所述的一种基于速度调制的运动物体(7)鲁棒夹取方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
S41、根据夹持不平衡量确定夹持工件(2)在接触运动物体(7)的过程中速度变换率；
S42、根据运动物体(7)的变形情况和预设承受力，确定夹持工件(2)接触运动物体(7)时的预紧量以及夹持工件(2)的调制行程；
S43、通过驱动夹持工件(2)速度调制装置，显示夹持工件(2)的夹持速度的调制，执行运动物体(7)的稳定夹持。
6.一种基于速度调制的运动物体(7)鲁棒夹取***，其特征在于，包括机器人(1)，所述机器人(1)为机械臂结构，所述机器人(1)的末端设置有夹持工件(2)，所述夹持工件(2)包括第一可移动夹手(4)和第二可移动夹手(5)，所述第一可移动夹手(4)和所述第二可移动夹手(5)上分别设置有测距传感器，所述夹持工件(2)上还设置有局部视觉(3)，所述机器人(1)上还设置有全局RGB-D视觉传感器(9)。
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