CN206230514U - 一种基于视觉伺服的工业机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于视觉伺服的工业机器人，包括储料器、第一拉杆、基准标记模块、AGV模块、AGV储料器、机器人手臂和末端执行器模块，储料器上安装第一拉杆、基准标记模块，所述AGV模块上安装AGV储料器、机器人手臂，机器人手臂的末端安装末端执行器模块，末端执行器模块上安装有视觉***。本实用新型基于视觉伺服技术，使用2D摄像机实现高精度三维定位，采用的两阶段定位过程用于消除移动平台的驻停定位误差，同时实现高精度三维定位，使得移动机器人可以为所有在基准标记的一个指定半径范围内的工件执行高精度拾取/放置操作，其工作灵活性好、操作简单、效率和精度较高，自动化程度好。

Description

一种基于视觉伺服的工业机器人

技术领域

本实用新型涉及工业机器人技术领域，尤其涉及一种基于视觉伺服的工业机器人。

背景技术

机器人因末端执行器操作工具的不同，可以非常方便的用作各种自动化设备，完成如装配、检测、码垛、上下料、焊接、搬运、包装、拆垛、探伤、分类、喷涂、贴标、喷码、打码、目标跟随等一系列工作。机器人特别适用于多品种，变批量的柔性化作业，对于稳定提高产品质量，提高劳动生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人控制技术的主要任务就是控制机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有可编程、可软件菜单操作、可进行人机交互、使用方便的特点。

现有技术的机器人运动控制***仅在XY平面进行偏移校正，定位标记支持范围有限制，灵活性差，操作过程复杂，效率低，容易疲劳，精度完全靠示教者的经验目测决定，精度较低，占用宝贵的生产时间，而且使机器人***成为一个相对单元，难以实现与其他***或生产过程的集成，无法满足当今小批量、多品种柔性生产的需要。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于视觉伺服的工业机器人，以解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于视觉伺服的工业机器人，其特征在于：包括储料器、第一拉杆、基准标记模块、AGV模块、AGV储料器、机器人手臂和末端执行器模块，所述储料器上安装第一拉杆、基准标记模块，所述AGV模块上安装AGV储料器、机器人手臂，所述机器人手臂的末端安装末端执行器模块，所述末端执行器模块上安装有视觉***，所述视觉***包括搜寻与驻停导引相机、末端精确导引相机、放置完成检测相机、末端执行器叉子、相机光源以及第一工件夹具、第二拉杆和第二工件夹具，所述基准标记模块与第二工件夹具安装在一起。

上述的一种基于视觉伺服的工业机器人，其特征在于：所述机器人手臂有六个关节。

上述的一种基于视觉伺服的工业机器人，其特征在于：所述基准标记模块包括一个中心点标记单元，一个旋转标记单元和第一边界标记单元、第二边界标记单元、第三边界标记单元、第四边界标记单元四个边界标记单元。

上述的一种基于视觉伺服的工业机器人，其特征在于：所述机器人手臂和驻停导引相机、末端精确导引相机、放置完成检测相机、末端执行器叉子、相机光源均通过安装在其上的接口电路连接到通用控制计算机。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型基于视觉伺服技术，使用2D摄像机实现高精度三维定位，采用的两阶段定位过程用于消除移动平台的驻停定位误差，同时实现高精度三维定位，使得移动机器人可以为所有在基准标记的一个指定半径范围内的工件执行高精度拾取/放置操作，其工作灵活性好、操作简单、效率和精度较高，自动化程度好。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的工业机器人***整体结构示意图。

图2是本实用新型的机器人末端执行器的结构示意图。

图3是本实用新型的工业机器人***基准标记模块结构示意图。

图4是本实用新型的AGV模块、AGV储料器的结构示意图。

图5是本实用新型的机器人手臂结构示意图。

图6是本实用新型的储料器的结构示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种基于视觉伺服的工业机器人，其特征在于：包括储料器1、第一拉杆2、基准标记模块3、AGV模块4、AGV储料器5、机器人手臂6和末端执行器模块7，所述储料器1上安装第一拉杆2、基准标记模块3，所述AGV模块4上安装AGV储料器5、机器人手臂6，所述机器人手臂6的末端安装末端执行器模块7，所述末端执行器模块7上安装有视觉***，所述视觉***包括搜寻与驻停导引相机71、末端精确导引相机72、放置完成检测相机73、末端执行器叉子74、相机光源75以及第一工件夹具8、第二拉杆9和第二工件夹具10，所述基准标记模块3与第二工件夹具10安装在一起。

如图1所示，一辆AGV 4安装了一个机器人手臂6，手臂上的末端执行器7正夹持着一个工件。储料器上的工位都是机器人手臂末端可以进行取放操作的，因此机器人可以在储料器1和AGV储料器5之间进行工件的交换。

如图2所示，末端执行器上的视觉***，其包括三个摄像头、光源以及叉子，安装在机器人手臂的末端。末端执行器叉子用于接取，夹持和释放工件。机器人手臂6和驻停导引相机71、末端精确导引相机72、放置完成检测相机73、末端执行器叉子74、相机光源75均通过安装在其上的接口电路连接到通用控制计算机。

如图3所示，本实施例中，所述基准标记模块3包括一个中心点标记单元30，一个旋转标记单元31和第一边界标记单元32、第二边界标记单元33、第三边界标记单元34、第四边界标记单元35四个边界标记单元。基准标记模块3与第二工件夹具10安装在一起，被用于建立其间的空间坐标关系。当学习完基准标记后，移动机器人将完成与基准标记模块3间的坐标对齐，再使用末端执行器和相机***间的空间关系标定结果，以及基准标记模块3和第二工件夹具10间的空间关系标定结果，最终主机可以建立末端执行器和工件夹具之间的关系，用来控制末端执行器完成取放工件的操作。

基准标记模块3用于视觉***做定位对齐的过程，由视觉***抓取的基准标记图像能够启动视觉定位对齐过程。搜寻与驻停导引相机71将完成第一阶段定位对齐过程，以减少AGV的驻停定位误差从而实现将末端精确导引相机72带入工作区域。然后，机器人使用末端精确导引相机72执行第二阶段的对齐过程。之后，机器人将得到三维定位数据，其包含了移动机器人和基准标记之间的坐标关系，结合之前的学习结果，就可以得到移动机器人与目标位置的当前坐标关系。这里的关键流程在于，在***运行前，它需要做基准标记模块3和第二工件夹具10间的关系标定，用于建立它们之间的坐标关系，以便在下次末端精确导引相机72完成最终的定位对齐过程后，能够得到机器人与第二工件夹具10之间的坐标关系。

如图4所示，为AGV模块4、AGV储料器5的结构示意图，AGV储料器5存储需要被传输到其他位置的工件或物料。AGV模块4，是一个安装了机器人的移动平台，能够在一系列的站点间运动，能够运输和取放物料。

如图5所示，多关节式（6轴）的机器人手臂使末端执行器拥有极大的灵活性。节点如61、62、63、64、65和66所示。所有的关节都是旋转接头，允许机器人手臂绕轴旋转。机器人手臂用于AGV储料器与工作站点间以及各个工作站点间的物料传输。

如图6所示，为储料器1的结构示意图，用于存储工件或者其他物料。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于视觉伺服的工业机器人，其特征在于：包括储料器（1）、第一拉杆（2）、基准标记模块（3）、AGV模块（4）、AGV储料器（5）、机器人手臂（6）和末端执行器模块（7），所述储料器（1）上安装第一拉杆（2）、基准标记模块（3），所述AGV模块（4）上安装AGV储料器（5）、机器人手臂（6），所述机器人手臂（6）的末端安装末端执行器模块（7），所述末端执行器模块（7）上安装有视觉***，所述视觉***包括搜寻与驻停导引相机（71）、末端精确导引相机（72）、放置完成检测相机（73）、末端执行器叉子（74）、相机光源（75）以及第一工件夹具（8）、第二拉杆（9）和第二工件夹具（10），所述基准标记模块（3）与第二工件夹具（10）安装在一起。

2.如权利要求1所述的一种基于视觉伺服的工业机器人，其特征在于：所述机器人手臂（6）有六个关节。

3.如权利要求1所述的一种基于视觉伺服的工业机器人，其特征在于：所述基准标记模块（3）包括一个中心点标记单元（30），一个旋转标记单元（31）和第一边界标记单元（32）、第二边界标记单元（33）、第三边界标记单元（34）、第四边界标记单元（35）四个边界标记单元。

4.如权利要求1所述的一种基于视觉伺服的工业机器人，其特征在于：所述机器人手臂（6）和驻停导引相机（71）、末端精确导引相机（72）、放置完成检测相机（73）、末端执行器叉子（74）、相机光源（75）均通过安装在其上的接口电路连接到通用控制计算机。