CN117773890A - 机械臂取料方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机械臂取料方法和装置。所述方法包括以下步骤：通过对机械臂取料的示教，得到输送线坐标系与机械臂坐标系的坐标转换关系，其中，所述输送线坐标系和所述机械臂坐标系为静态坐标系；采集所述物料的尺寸；当所述物料在所述输送线上运动到所述预设取料位置时，根据所述物料的尺寸、所述预设取料位置和所述坐标转换关系，确定所述末端部件的取料点对应的所述法兰的法兰中心在所述机械臂坐标系下的目标取料位姿；控制所述机械臂运动使所述法兰中心运动到所述目标取料位姿，实现所述末端部件取料。本发明无需多次示教确定法兰中心的位姿，普适性较高，能够减少示教次数，提高生产效率。

Description

机械臂取料方法和装置

技术领域

本发明涉及机器人取料技术领域，具体涉及一种机械臂取料方法和装置。

背景技术

目前市面上普遍的机械臂取料方案是：物料通过输送线传动，通过人工手动示教的方式，确定输送线上一点作为机械臂码垛取料的点位。之后每次取料流程，机械臂末端部件都会先移动到示教的取料点位进行取料。这样取料的问题有：(1)物料的尺寸种类繁多，每次输送线切换物料时，都需要人工手动示教调整取料点位。(2)当机械臂需要加装升降柱时，同种物料需要针对不同高度，需要人工手动示教多个取料点位。(3)多次人工手动示教点位，耗时耗力，对操作人员专业素养要求高，影响生产效率。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种机械臂取料方法和装置，无需多次示教确定法兰中心的位姿，普适性较高，能够减少示教次数，提高生产效率。

本发明采用的技术方案如下：

一种机械臂取料方法，通过输送线将物料输送至预设取料位置，所述机械臂包括末端部件和安装于所述末端部件上方的法兰，所述方法包括以下步骤：通过对机械臂取料的示教，得到输送线坐标系与机械臂坐标系的坐标转换关系，其中，所述输送线坐标系和所述机械臂坐标系为静态坐标系；采集所述物料的尺寸；当所述物料在所述输送线上运动到所述预设取料位置时，根据所述物料的尺寸、所述预设取料位置和所述坐标转换关系，确定所述末端部件的取料点对应的所述法兰的法兰中心在所述机械臂坐标系下的目标取料位姿；控制所述机械臂运动使所述法兰中心运动到所述目标取料位姿，实现所述末端部件取料。

另外，根据本发明上述提出的机械臂取料方法还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，通过对机械臂取料的示教，得到输送线坐标系与机械臂坐标系的坐标转换关系，具体包括：采集示教物料和所述末端部件的尺寸；调整所述示教物料和所述末端部件的位姿，使所述示教物料的一个角点位于所述输送线坐标系的原点上，实现所述末端部件取料；根据调整后的所述示教物料和所述末端部件的位姿，得到所述法兰中心在所述机械臂坐标系下的第一示教位姿和所述输送线坐标系的原点在法兰中心坐标系下的第二示教位姿，其中，所述法兰中心坐标系的原点为所述法兰中心；根据所述第一示教位姿和所述第二示教位姿，得到所述输送线坐标系的原点在所述机械臂坐标系下的位姿，即所述输送线坐标系与所述机械臂坐标系的坐标转换关系。

根据本发明的一个实施例，基于齐次变换矩阵得到所述第一示教位姿、所述第二示教位姿和所述输送线坐标系的原点在所述机械臂坐标系下的位姿。

具体地，所述第一示教位姿为：

其中，表示所述法兰中心坐标系相对于所述机械臂坐标系的旋转，^BP_Forg表示所述法兰中心在所述机械臂坐标系中的位置；

所述第二示教位姿为：

其中，表示所述输送线坐标系相对于所述法兰中心坐标系的旋转，^FP_Corg表示所述输送线坐标系的原点在所述法兰中心坐标系中的位置；

所述输送线坐标系的原点在所述机械臂坐标系下的位姿为：

根据本发明的一个实施例，通过对机械臂取料的示教，得到输送线坐标系与机械臂坐标系的坐标转换关系之前，还包括：根据所述末端部件的取料点和所述法兰中心之间的转角，对所述法兰中心坐标系的姿态进行角度补偿。

根据本发明的一个实施例，当所述物料在所述输送线上运动到所述预设取料位置时，根据所述物料的尺寸、所述预设取料位置和所述坐标转换关系，确定所述末端部件的取料点对应的所述法兰的法兰中心在所述机械臂坐标系下的目标取料位姿，具体包括：根据所述物料的尺寸和所述预设取料位置，确定所述末端部件的取料点在所述输送线坐标系下的位姿；根据所述末端部件的取料点在所述输送线坐标系下的位姿和所述坐标转换关系，确定取料点对应的法兰中心在机械臂坐标系下的目标取料位姿。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种机械臂取料装置。

一种机械臂取料装置，通过输送线将物料输送至预设取料位置，所述机械臂包括末端部件和安装于所述末端部件上方的法兰，所述装置包括：示教模块，通过所述示教模块对机械臂取料的示教，得到输送线坐标系与机械臂坐标系的坐标转换关系，其中，所述输送线坐标系和所述机械臂坐标系为静态坐标系；采集模块，所述采集模块用于采集所述物料的尺寸；定位模块，所述定位模块用于当所述物料在所述输送线上运动到所述预设取料位置时，根据所述物料的尺寸、所述预设取料位置和所述坐标转换关系，确定所述末端部件的取料点对应的所述法兰的法兰中心在所述机械臂坐标系下的目标取料位姿；控制模块，所述控制模块用于控制所述机械臂运动使所述法兰中心运动到所述目标取料位姿，实现所述末端部件取料。

另外，根据本发明上述提出的机械臂取料装置还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述示教模块具体用于：采集示教物料和所述末端部件的尺寸；调整所述示教物料和所述末端部件的位姿，使所述示教物料的一个角点位于所述输送线坐标系的原点上，实现所述末端部件取料；根据调整后的所述示教物料和所述末端部件的位姿，得到所述法兰中心在所述机械臂坐标系下的第一示教位姿和所述输送线坐标系的原点在法兰中心坐标系下的第二示教位姿，其中，所述法兰中心坐标系的原点为所述法兰中心；根据所述第一示教位姿和所述第二示教位姿，得到所述输送线坐标系的原点在所述机械臂坐标系下的位姿，即所述输送线坐标系与所述机械臂坐标系的坐标转换关系。

根据本发明的一个实施例，所述示教模块基于齐次变换矩阵得到所述第一示教位姿、所述第二示教位姿和所述输送线坐标系的原点在所述机械臂坐标系下的位姿。

具体地，所述第一示教位姿为：

其中，表示所述法兰中心坐标系相对于所述机械臂坐标系的旋转，^BP_Forg表示所述法兰中心在所述机械臂坐标系中的位置；

所述第二示教位姿为：

其中，表示所述输送线坐标系相对于所述法兰中心坐标系的旋转，^FP_Corg表示所述输送线坐标系的原点在所述法兰中心坐标系中的位置；

所述输送线坐标系的原点在所述机械臂坐标系下的位姿为：

根据本发明的一个实施例，还包括：补偿模块，所述补偿模块用于根据所述末端部件的取料点和所述法兰中心之间的转角，对所述法兰中心坐标系的姿态进行角度补偿。

根据本发明的一个实施例，所述定位模块具体用于：根据所述物料的尺寸和所述预设取料位置，确定所述末端部件的取料点在所述输送线坐标系下的位姿；根据所述末端部件的取料点在所述输送线坐标系下的位姿和所述坐标转换关系，确定取料点对应的法兰中心在机械臂坐标系下的目标取料位姿。

本发明的有益效果：

本发明的机械臂取料方法，通过对机械臂取料的示教，得到输送线坐标系与机械臂坐标系的坐标转换关系，根据物料的尺寸、预设取料位置和坐标转换关系，确定法兰中心在机械臂坐标系下的目标取料位资，控制机械臂运动实现末端部件取料，无需多次示教确定法兰中心的位姿，普适性较高，能够减少示教次数，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例的机械臂取料方法的流程图；

图2(a)为本发明一个实施例的示教时机械臂与示教物料的俯视图；

图2(b)为本发明一个实施例的示教时机械臂与示教物料的侧视图；

图3(a)为本发明一个实施例竖向来料时取料点的位置示意图；

图3(b)为本发明一个实施例横向来料时取料点的位置示意图；

图4为本发明一个实施例的机械臂取料示意图；

图5为本发明实施例的机械臂取料装置的方框示意图。

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。

在本发明实施例中，通过输送线将物料输送至预设取料位置，机械臂包括末端部件和安装于末端部件上方的法兰。其中，预设取料位置可根据实际生产确定，例如将输送线末端作为预设取料位置；机械臂的末端部件为可以用于取料的部件，例如吸盘。

如图1所示，本发明实施例的机械臂取料方法包括以下步骤：

S1，通过对机械臂取料的示教，得到输送线坐标系与机械臂坐标系的坐标转换关系，其中，输送线坐标系和机械臂坐标系为静态坐标系。

在本发明的一个实施例中，输送线坐标系和机械臂坐标系可都为右手系，输送线坐标系的原点可设置为输送线末端的左下角，机械臂坐标系可根据机械臂设计等实际情况设置。

在本发明的一个实施例，步骤S1具体可包括：

S11，采集示教物料和末端部件的尺寸。

在本发明的一个实施例中，示教物料的尺寸包括但不限于示教物料的长、宽、高，末端部件的尺寸包括但不限于示教物料的长、宽、高。

S12，调整示教物料和末端部件的位姿，使示教物料的一个角点位于输送线坐标系的原点上，实现末端部件取料。

在本发明的一个实施例中，调整示教物料和末端部件的位姿，使示教物料的一个角点位于输送线坐标系的原点上，使末端部件的长边贴住物料的长边，末端部件的短边贴住物料的短边，如图2(a)和图2(b)所示。图中，末端部件的长、宽、高分别为tool_length，tool_width，tool_height，示教物料的高度为teach_height，法兰中心坐标系为与输送线坐标系方向相同的右手系，法兰中心坐标系的X轴，Y轴，Z轴正方向分别为F_axis_x+，F_axis_y+，F_axis_z+；输送线坐标系的X轴，Y轴，Z轴正方向分别为C_axis_x+，C_axis_y+，C_axis_z+。

S13，根据调整后的示教物料和末端部件的位姿，得到法兰中心在机械臂坐标系下的第一示教位姿和输送线坐标系的原点在法兰中心坐标系下的第二示教位姿。

在本发明的一个实施例中，根据调整后的示教物料和末端部件的位姿，基于齐次变换矩阵可以得到法兰中心在机械臂坐标系下的第一示教位姿为：

其中，表示法兰中心坐标系相对于机械臂坐标系的旋转，^BP_Forg表示法兰中心在机械臂坐标系中的位置。

如图2(a)和(b)所示，输送线坐标系的原点在法兰中心坐标系下的位置表示为(x_{c_origin}，y_{c_origin}，z_{C_origin})，则对应数值计算如下式所示：

因为输送线坐标系与法兰中心坐标系的方向相同，那么对应的输送线坐标系的姿态可以用Z-Y-X的Euler_angles(欧拉角)表示为(0，0，0)。基于齐次变换矩阵，可以得到输送线坐标系的原点在法兰中心坐标系下的第二示教位姿为：

其中，表示输送线坐标系相对于法兰中心坐标系的旋转，^FP_Corg表示输送线坐标系的原点在法兰中心坐标系中的位置。

S14，根据第一示教位姿和第二示教位姿，得到输送线坐标系的原点在机械臂坐标系下的位姿，即输送线坐标系与机械臂坐标系的坐标转换关系。

具体地，可基于齐次变换矩阵根据第一示教位姿和第二示教位姿，得到输送线坐标系的原点在机械臂坐标系下的位姿

由于输送线坐标系和机械臂坐标系为静态坐标系，因此机械臂在进行实际取料的过程中只需确定取料点对应的法兰中心在输送线坐标系中的位姿，即可通过坐标转换得到法兰中心在机械臂坐标系中的位姿，通过控制机械臂运动实现末端部件取料，无需多次示教确定法兰中心的位置，普适性较高，能够减少示教次数，提高生产效率。

在本发明的一个实施例中，在步骤S1之前还包括：根据末端部件的取料点和法兰中心之间的转角，对法兰中心坐标系的姿态进行角度补偿。

由于机械加工安装等外部因素，末端部件的取料点与法兰中心的姿态不完全一致，存在一定的转角，会导致示教过程中输送线坐标系的Z-Y-X的Euler_angles(欧拉角)不为(0，0，0)，影响末端部件取料时的姿态。因此，需要在对机械臂取料的示教之前，根据末端部件与法兰中心之间的转角对法兰中心坐标系进行角度补偿，使示教时末端部件、法兰和示教物料的位姿如图2(a)和(b)所示。

S2，采集物料的尺寸。

在本发明的一个实施例中，物料的尺寸包括但不限于物料的长、宽、高。

S3，当物料在输送线上运动到预设取料位置时，根据物料的尺寸、预设取料位置和坐标转换关系，确定末端部件的取料点对应的法兰的法兰中心在机械臂坐标系下的目标取料位姿。

在本发明的一个实施例中，步骤S3具体可包括：

S31，根据物料的尺寸和预设取料位置，确定末端部件的取料点在输送线坐标系下的位姿。

在本发明的一个实施例中，预设取料位置可位于输送线的末端，使物料的的一个角点位于输送线坐标系的原点上，末端部件的取料点可以为物料上表面的中心点。根据来料方向(横向或竖向)，末端部件的取料点在输送线坐标系下的位置可以如图3(a)和图3(b)所示。图中，物料的长、宽、高分别为object_length，object_width，object_height，输送线坐标系的X轴，Y轴，Z轴正方向分别为C_axis_x+，C_axis_y+，C_axis_z+。

如图3(a)所示，当物料竖向来料时，末端部件的取料点的姿态可以用Z-Y-X的Euler_angles表示为(0，0，0)，末端部件的取料点在输送线坐标系下的坐标(x_center,y_center,z_center)为：

如图3(b)所示，当物料横向来料时，末端部件的取料点的姿态可以变动为用Z-Y-X的Euler_angles表示为(0，0，90°)，末端部件的取料点在输送线坐标系下的坐标(x_center,y_center,z_center)为：

S32，根据末端部件的取料点在输送线坐标系下的位姿和坐标转换关系，确定取料点对应的法兰中心在机械臂坐标系下的目标取料位姿。

在本发明的一个实施例中，机械臂取料示意图如图4所示，由于法兰中心安装于末端部件上方，因此法兰中心在输送线坐标系下的坐标需要在取料点的基础上进行高度补偿，即法兰中心的Z坐标z_final＝z_center-tool_height，法兰中型的X坐标和Y坐标与取料点相同，令法兰中心的姿态与取料点的姿态一致。然后便可通过坐标转换得到法兰中心在机械臂坐标系中的位姿(即取料点对应的法兰中心在机械臂坐标系下的目标取料位姿)。

S4，控制机械臂运动使法兰中心运动到目标取料位姿，实现末端部件取料。

根据本发明实施例的机械臂取料方法，通过对机械臂取料的示教，得到输送线坐标系与机械臂坐标系的坐标转换关系，根据物料的尺寸、预设取料位置和坐标转换关系，确定法兰中心在机械臂坐标系下的目标取料位资，控制机械臂运动实现末端部件取料，无需多次示教确定法兰中心的位姿，普适性较高，能够减少示教次数，提高生产效率。

对应上述实施例的机械臂取料方法，本发明还提出一种机械臂取料装置。

如图5所示，本发明实施例的机械臂取料装置，包括：示教模块10，采集模块20，定位模块30，控制模块40。其中，通过示教模块10对机械臂取料的示教，得到输送线坐标系与机械臂坐标系的坐标转换关系，其中，输送线坐标系和机械臂坐标系为静态坐标系；采集模块20用于采集物料的尺寸；定位模块30用于当物料在输送线上运动到预设取料位置时，根据物料的尺寸、预设取料位置和坐标转换关系，确定末端部件的取料点对应的法兰的法兰中心在机械臂坐标系下的目标取料位姿；控制模块40用于控制机械臂运动使法兰中心运动到目标取料位姿，实现末端部件取料。

由于输送线坐标系和机械臂坐标系为静态坐标系，因此机械臂在进行实际取料的过程中只需确定取料点对应的法兰中心在输送线坐标系中的位姿，即可通过坐标转换得到法兰中心在机械臂坐标系中的位姿，通过控制机械臂运动实现末端部件取料，无需多次示教确定法兰中心的位置，普适性较高，能够减少示教次数，提高生产效率。

在本发明的一个实施例中，输送线坐标系和机械臂坐标系可都为右手系，输送线坐标系的原点可设置为输送线末端的左下角，机械臂坐标系可根据机械臂设计等实际情况设置。

在本发明的一个实施例中，示教模块10具体用于：采集示教物料和末端部件的尺寸；调整示教物料和末端部件的位姿，使示教物料的一个角点位于输送线坐标系的原点上，实现末端部件取料；根据调整后的示教物料和末端部件的位姿，得到法兰中心在机械臂坐标系下的第一示教位姿和输送线坐标系的原点在法兰中心坐标系下的第二示教位姿，其中，法兰中心坐标系的原点为法兰中心；根据第一示教位姿和第二示教位姿，得到输送线坐标系的原点在机械臂坐标系下的位姿，即输送线坐标系与机械臂坐标系的坐标转换关系。

在本发明的一个实施例中，示教物料的尺寸包括但不限于示教物料的长、宽、高，末端部件的尺寸包括但不限于示教物料的长、宽、高，物料的尺寸包括但不限于物料的长、宽、高。

在本发明的一个实施例中，示教模块10可调整示教物料和末端部件的位姿，使示教物料的一个角点位于输送线坐标系的原点上，使末端部件的长边贴住物料的长边，末端部件的短边贴住物料的短边，如图2(a)和图2(b)所示。图中，末端部件的长、宽、高分别为tool_length，tool_width，tool_height，示教物料的高度为teach_height，法兰中心坐标系为与输送线坐标系方向相同的右手系，法兰中心坐标系的X轴，Y轴，Z轴正方向分别为F_axis_x+，F_axis_y+，F_axis_z+；输送线坐标系的X轴，Y轴，Z轴正方向分别为C_axis_x+，C_axis_y+，C_axis_z+。

根据调整后的示教物料和末端部件的位姿，基于齐次变换矩阵可以得到法兰中心在机械臂坐标系下的第一示教位姿为：

其中，表示法兰中心坐标系相对于机械臂坐标系的旋转，^BP_Forg表示法兰中心在机械臂坐标系中的位置。

如图2(a)和(b)所示，输送线坐标系的原点在法兰中心坐标系下的位置表示为(x_{c_origin}，y_{c_origin}，z_{c_origin})，则对应数值计算如下式所示：

因为输送线坐标系与法兰中心坐标系的方向相同，那么对应的输送线坐标系的姿态可以用Z-Y-X的Euler_angles(欧拉角)表示为(0，0，0)。基于齐次变换矩阵，可以得到输送线坐标系的原点在法兰中心坐标系下的第二示教位姿为：

其中，表示输送线坐标系相对于法兰中心坐标系的旋转，^FP_Corg表示输送线坐标系的原点在法兰中心坐标系中的位置。

基于齐次变换矩阵根据第一示教位姿和第二示教位姿，得到输送线坐标系的原点在机械臂坐标系下的位姿

在本发明的一个实施例中，示教模块10基于齐次变换矩阵得到第一示教位姿、第二示教位姿和输送线坐标系的原点在机械臂坐标系下的位姿。

在本发明的一个实施例中，机械臂取料装置还包括补偿模块，补偿模块用于根据末端部件的取料点和法兰中心之间的转角，对法兰中心坐标系的姿态进行角度补偿。

由于机械加工安装等外部因素，末端部件的取料点与法兰中心的姿态不完全一致，存在一定的转角，会导致示教过程中输送线坐标系的Z-Y-X的Euler_angles(欧拉角)不为(0，0，0)，影响末端部件取料时的姿态。因此，需要在对机械臂取料的示教之前，根据末端部件与法兰中心之间的转角对法兰中心坐标系进行角度补偿，使示教时末端部件、法兰和示教物料的位姿如图2(a)和(b)所示。

在本发明的一个实施例中，定位模块30具体用于：根据物料的尺寸和预设取料位置，确定末端部件的取料点在输送线坐标系下的位姿；根据末端部件的取料点在输送线坐标系下的位姿和坐标转换关系，确定取料点对应的法兰中心在机械臂坐标系下的目标取料位姿。

在本发明的一个实施例中，预设取料位置可位于输送线的末端，使物料的的一个角点位于输送线坐标系的原点上，末端部件的取料点可以为物料上表面的中心点。根据来料方向(横向或竖向)，末端部件的取料点在输送线坐标系下的位置可以如图3(a)和图3(b)所示。图中，物料的长、宽、高分别为object_length，object_width，object_height，输送线坐标系的X轴，Y轴，Z轴正方向分别为C_axis_x+，C_axis_y+，C_axis_z+。

如图3(a)所示，当物料竖向来料时，末端部件的取料点的姿态可以用Z-Y-X的Euler_angles表示为(0，0，0)，末端部件的取料点在输送线坐标系下的坐标(x_center,y_center,z_center)为：

如图3(b)所示，当物料横向来料时，末端部件的取料点的姿态可以变动为用Z-Y-X的Euler_angles表示为(0，0，90°)，末端部件的取料点在输送线坐标系下的坐标(x_center,y_center,z_center)为：

在本发明的一个实施例中，机械臂取料示意图如图4所示，由于法兰中心安装于末端部件上方，因此法兰中心在输送线坐标系下的坐标需要在取料点的基础上进行高度补偿，即法兰中心的Z坐标z_final＝z_center-tool_height，法兰中型的X坐标和Y坐标与取料点相同，令法兰中心的姿态与取料点的姿态一致。然后便可通过坐标转换得到法兰中心在机械臂坐标系中的位姿(即取料点对应的法兰中心在机械臂坐标系下的目标取料位姿)。

根据本发明实施例的机械臂取料装置，通过对机械臂取料的示教，得到输送线坐标系与机械臂坐标系的坐标转换关系，根据物料的尺寸、预设取料位置和坐标转换关系，确定法兰中心在机械臂坐标系下的目标取料位资，控制机械臂运动实现末端部件取料，无需多次示教确定法兰中心的位姿，普适性较高，能够减少示教次数，提高生产效率。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备(如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种机械臂取料方法，其特征在于，通过输送线将物料输送至预设取料位置，所述机械臂包括末端部件和安装于所述末端部件上方的法兰，所述方法包括以下步骤：

通过对机械臂取料的示教，得到输送线坐标系与机械臂坐标系的坐标转换关系，其中，所述输送线坐标系和所述机械臂坐标系为静态坐标系；

采集所述物料的尺寸；

当所述物料在所述输送线上运动到所述预设取料位置时，根据所述物料的尺寸、所述预设取料位置和所述坐标转换关系，确定所述末端部件的取料点对应的所述法兰的法兰中心在所述机械臂坐标系下的目标取料位姿；

控制所述机械臂运动使所述法兰中心运动到所述目标取料位姿，实现所述末端部件取料。

2.根据权利要求1所述的机械臂取料方法，其特征在于，通过对机械臂取料的示教，得到输送线坐标系与机械臂坐标系的坐标转换关系，具体包括：

采集示教物料和所述末端部件的尺寸；

调整所述示教物料和所述末端部件的位姿，使所述示教物料的一个角点位于所述输送线坐标系的原点上，实现所述末端部件取料；

根据调整后的所述示教物料和所述末端部件的位姿，得到所述法兰中心在所述机械臂坐标系下的第一示教位姿和所述输送线坐标系的原点在法兰中心坐标系下的第二示教位姿，其中，所述法兰中心坐标系的原点为所述法兰中心；

根据所述第一示教位姿和所述第二示教位姿，得到所述输送线坐标系的原点在所述机械臂坐标系下的位姿，即所述输送线坐标系与所述机械臂坐标系的坐标转换关系。

3.根据权利要求2所述的机械臂取料方法，其特征在于，基于齐次变换矩阵得到所述第一示教位姿、所述第二示教位姿和所述输送线坐标系的原点在所述机械臂坐标系下的位姿。

4.根据权利要求3所述的机械臂取料方法，其特征在于，所述第一示教位姿为：

其中，表示所述法兰中心坐标系相对于所述机械臂坐标系的旋转，^BP_{F org}表示所述法兰中心在所述机械臂坐标系中的位置；

所述第二示教位姿为：

其中，表示所述输送线坐标系相对于所述法兰中心坐标系的旋转，^FP_{C org}表示所述输送线坐标系的原点在所述法兰中心坐标系中的位置；

所述输送线坐标系的原点在所述机械臂坐标系下的位姿为：

5.根据权利要求4所述的机械臂取料方法，其特征在于，通过对机械臂取料的示教，得到输送线坐标系与机械臂坐标系的坐标转换关系之前，还包括：根据所述末端部件的取料点和所述法兰中心之间的转角，对所述法兰中心坐标系的姿态进行角度补偿。

6.根据权利要求1所述的机械臂取料方法，其特征在于，当所述物料在所述输送线上运动到所述预设取料位置时，根据所述物料的尺寸、所述预设取料位置和所述坐标转换关系，确定所述末端部件的取料点对应的所述法兰的法兰中心在所述机械臂坐标系下的目标取料位姿，具体包括：

根据所述物料的尺寸和所述预设取料位置，确定所述末端部件的取料点在所述输送线坐标系下的位姿；

根据所述末端部件的取料点在所述输送线坐标系下的位姿和所述坐标转换关系，确定取料点对应的法兰中心在机械臂坐标系下的目标取料位姿。

7.一种机械臂取料装置，其特征在于，通过输送线将物料输送至预设取料位置，所述机械臂包括末端部件和安装于所述末端部件上方的法兰，所述装置包括：

示教模块，通过所述示教模块对机械臂取料的示教，得到输送线坐标系与机械臂坐标系的坐标转换关系，其中，所述输送线坐标系和所述机械臂坐标系为静态坐标系；

采集模块，所述采集模块用于采集所述物料的尺寸；

定位模块，所述定位模块用于当所述物料在所述输送线上运动到所述预设取料位置时，根据所述物料的尺寸、所述预设取料位置和所述坐标转换关系，确定所述末端部件的取料点对应的所述法兰的法兰中心在所述机械臂坐标系下的目标取料位姿；

控制模块，所述控制模块用于控制所述机械臂运动使所述法兰中心运动到所述目标取料位姿，实现所述末端部件取料。

8.根据权利要求7所述的机械臂取料装置，其特征在于，所述示教模块具体用于：

采集示教物料和所述末端部件的尺寸；

调整所述示教物料和所述末端部件的位姿，使所述示教物料的一个角点位于所述输送线坐标系的原点上，实现所述末端部件取料；

根据调整后的所述示教物料和所述末端部件的位姿，得到所述法兰中心在所述机械臂坐标系下的第一示教位姿和所述输送线坐标系的原点在法兰中心坐标系下的第二示教位姿，其中，所述法兰中心坐标系的原点为所述法兰中心；

根据所述第一示教位姿和所述第二示教位姿，得到所述输送线坐标系的原点在所述机械臂坐标系下的位姿，即所述输送线坐标系与所述机械臂坐标系的坐标转换关系。

9.根据权利要求8所述的机械臂取料装置，其特征在于，所述示教模块基于齐次变换矩阵得到所述第一示教位姿、所述第二示教位姿和所述输送线坐标系的原点在所述机械臂坐标系下的位姿。

10.根据权利要求9所述的机械臂取料装置，其特征在于，所述第一示教位姿为：

其中，表示所述法兰中心坐标系相对于所述机械臂坐标系的旋转，^BP_{F org}表示所述法兰中心在所述机械臂坐标系中的位置；

所述第二示教位姿为：

其中，表示所述输送线坐标系相对于所述法兰中心坐标系的旋转，^FP_{C org}表示所述输送线坐标系的原点在所述法兰中心坐标系中的位置；

所述输送线坐标系的原点在所述机械臂坐标系下的位姿为：

11.根据权利要求10所述的机械臂取料装置，其特征在于，还包括：补偿模块，所述补偿模块用于根据所述末端部件的取料点和所述法兰中心之间的转角，对所述法兰中心坐标系的姿态进行角度补偿。

12.根据权利要求7所述的机械臂取料装置，其特征在于，所述定位模块具体用于：

根据所述物料的尺寸和所述预设取料位置，确定所述末端部件的取料点在所述输送线坐标系下的位姿；

根据所述末端部件的取料点在所述输送线坐标系下的位姿和所述坐标转换关系，确定取料点对应的法兰中心在机械臂坐标系下的目标取料位姿。