多用途的接线自动插拔系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种多用途的接线自动插拔系统及控制方法，包括单目相机、末端执行器、机械臂、移动平台；末端执行器均安装在机械臂的末端，并随机械臂一起运动；单目相机安装在末端执行器上；机械臂设置在移动平台上。本发明专利技术通过手眼系统，能够用安装在机械臂末端的单目相机识别并定位接插口，用机械臂抓取接插件，以插拔位置不固定、朝向不固定各种插口，如网线口、USB插口、电源线插口、电源插座等。通过相机识别接口，可以准确找到需要插拔的接口。通过对接口形状尺寸建立简单模型，可以准确定位接口的位置，以便完成精确的插拔工作。不同的接线可固定于外形尺寸一致的外壳中，成为统一的接插件，便于机械臂抓取和插拔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多用途的精密接插件技术，尤其涉及一种可用于生产线上的能够实现自动控制的适用于多种不同接线的插拔技术方案。
技术介绍
随着工业机器人的发展和机器人智能化水平提高，机器人工业中的应用范围越来越广。在工业产品的质检方面，比如交换机需要加入电源线、网线、USB数据线等进行质检，有很大的工作量要求。如果采用人工进行插拔，费时费力且降低了效率，因此，需要一种多用途的精密接插件技术来提供技术支持。公告号为CN203339402U的中国技术专利公开了一种预制件生产线用的运动状态下电源自动插拔机构，该机构包括了接线插头体和接线固定插接件，接线插头体在驱动装置的推动下在导轨上往复运动来完成插拔。公告号为CN204497552U的中国技术专利公开了一种气动式机顶盒自动插拔装置，能够一次性将测试所需的各种插线自动接在待测机顶盒线路板上，其使用滑轨来保证对接的精度。这两项专利文献公开的技术方案都没有考虑到接线插头与接口的相对位置不确定性，直接插拔的对准精度较低，会造成插拔失败或磨损产品。公告号为CN104377502A的中国专利技术专利公开了一种自动插拔装置，该装置包括了固定活动插接件的固定座，推杆和导向结构，固定座与推杆驱动机构浮动连接，在导向结构的对准辅助下，由具有磁性轨道的伸缩气缸驱动进行插拔。这种装置有一定的误差冗余，但是对于误差较大的对接也有插拔失败的可能，且精度不可控。此外机器人的自动充电，给目标插上电源插头等都需要一种精密的接插件技术。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种多用途的接线自动插拔系统及控制方法。根据本专利技术提供的一种多用途的接线自动插拔系统，包括单目相机、末端执行器、机械臂、移动平台；末端执行器均安装在机械臂的末端，并随机械臂一起运动；单目相机安装在末端执行器上；机械臂设置在移动平台上。优选地，单目相机与末端执行器的朝向一致，末端执行器包括抓取接插件的夹爪；机械臂为多自由度的机械臂；接插件具有长方体的盒子，盒子将接线包裹在内；接插件上设置有与夹爪匹配的导向凹槽。根据本专利技术提供的一种上述的多用途的接线自动插拔系统的控制方法，包括：第一步，令移动平台向接插件固定平台移动；第二步，令末端执行器的夹爪抓取接插件；第三步，令单目相机拍摄需要进行插拔作业的目标，识别定位需要进行插拔作业的插座或接口，得到机械臂与插座或接口的相对位置关系，判断接插件能否插入到插座或接口中；如果能够插入，则进步步骤4继续执行；若不能够插入，则调整移动平台的位置，直到插件能否插入到插座或接口中；第四步，根据机械臂与插座或接口的相对位置关系，得到机械臂的末端移动策略；根据所述移动策略，令机械臂进行运动，直到机械臂到达能够进行插拔作业的位置姿态；第五步，令机械臂向垂直于插座或接口所在平面的方向进行插拔作业。优选地，在所述第二步中，令单目相机拍摄接插件固定平台上的标记点，识别定位标记点，得到机械臂与接插件固定平台上的接插件的相对位置关系，判断末端执行器的夹爪是否能抓取到接插件；若能抓取到接插件，则令夹爪进行抓取；否则，则调整移动平台的位置，直到夹爪能够抓取到接插件。优选地，所述识别定位的方法包括：步骤A：找到单目相机的拍摄图像与模板中尺度不变的特征点；步骤B：根据特征点获得匹配点，并计算拍摄图像与模板的单应性变换矩阵；步骤C：将模板上的五个以上的已知实际尺寸的直角顶点映射到拍摄图像上，得到映射点，将映射点所在的区域定义为感兴趣区域；步骤D：在感兴趣区域中寻找与直角顶点对应的图像直角顶点；步骤E：由拍摄图像上的二维坐标与已知实际尺寸的直角顶点的三维坐标，得到单相相机的相机平面与目标平面的坐标系变换矩阵；步骤F：将相机平面与目标平面的坐标系变换矩阵，作为机械臂末端的姿态变换矩阵。优选地，在第一步之前，先人工将机械臂抓取的接插件垂直于插口表面，在接插件的插头相对于插入插口的位置为设定位置时，用单相相机拍摄一幅图作为模板。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术通过手眼系统，能够用安装在机械臂末端的单目相机识别并定位接插口，用机械臂抓取接插件，以插拔位置不固定、朝向不固定各种插口，如网线口、USB插口、电源线插口、电源插座等。通过相机识别接口，可以准确找到需要插拔的接口。通过对接口形状尺寸建立简单模型，可以准确定位接口的位置，以便完成精确的插拔工作。不同的接线可固定于外形尺寸一致的外壳中，成为统一的接插件，便于机械臂抓取和插拔。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是本专利技术提供的一种多用途的接线自动插拔系统中，放置接插件的接插件固定平台与待插入插头的对应结构示意图。图2是本专利技术提供的一种多用途的接线自动插拔系统的控制方法的步骤流程图。图3是本专利技术提供的一种多用途的接线自动插拔系统的控制方法中初始化的步骤流程图。图4是本专利技术提供的一种多用途的接线自动插拔系统的控制方法中识别定位的步骤流程图。图中：1-接插件的正面；2-接插件的背面；3-接插件固定平台；4-需要进行插拔作业的目标；5-插座或接口；6-标记点。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术能自动抓取接线，自动插拔，完成测试质检工序或充电等工作。本专利技术一方面不局限于单一种类的接线，能够在同一工序中插拔不同的接线，另一方面能够通过单个单目相机，定位接口的位置，自动修正插拔的误差，实现高精度的插拔工作。根据本专利技术提供的一种多用途的接线自动插拔系统，包括单目相机、末端执行器、机械臂、移动平台；末端执行器均安装在机械臂的末端，并随机械臂一起运动；单目相机安装在末端执行器上；机械臂设置在移动平台上。单目相机与末端执行器的朝向一致，末端执行器包括抓取接插件的夹爪；机械臂为多自由度的机械臂；接插件具有长方体的盒子，盒子将接线包裹在内；接插件上设置有与夹爪匹配的导向凹槽。具体地，末端执行器包括可以牢固地抓取接插件的夹爪，夹爪上方可以安装固定一个与夹爪方向一致的单目相机，不妨碍插拔且能看清插拔目标的位置，用于定位插口。所述机械臂是6自由度机械臂，接插件与插口的对准和插拔由机械臂完成。所述接插件是硬质轻便材料制成，呈长方体，两侧有导向凹槽，便于机械臂末端执行器抓取且抓取在同一位置。接插件内部用多个螺丝把接线牢牢固定，使得接线只有插头部分暴露在外，且与外壳朝向一致，相对位置不变，不同的接线都可以被固定于统一外形的外壳中，成为接插件。各种接线的外壳形状尺寸一致，方便机械臂抓取；机械臂安装在一个可以自由移动的移动平台上；使用模式识别技术识别并定位各种插口。末端执行器包括可以牢固地抓取接插件的夹爪，夹爪上方可以安装固定一个与夹爪方向一致的单目相机，不妨碍插拔且能看清插拔目标的位置，用于定位插口。单目相机固定在机械臂末端执行器上，形成手眼系统，它通过图像识别并定位接口的位置，调整机械臂末端相对于接口的姿态和位置，进行接插件操作。单目相机是视觉系统。接插件是由硬塑料或金属制成轻便方形的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多用途的接线自动插拔系统，其特征在于，包括单目相机、末端执行器、机械臂、移动平台；末端执行器均安装在机械臂的末端，并随机械臂一起运动；单目相机安装在末端执行器上；机械臂设置在移动平台上。

【技术特征摘要】
1.一种多用途的接线自动插拔系统，其特征在于，包括单目相机、末端执行器、机械臂、移动平台；末端执行器均安装在机械臂的末端，并随机械臂一起运动；单目相机安装在末端执行器上；机械臂设置在移动平台上。2.根据权利要求1所述的多用途的接线自动插拔系统，其特征在于，单目相机与末端执行器的朝向一致，末端执行器包括抓取接插件的夹爪；机械臂为多自由度的机械臂；接插件具有长方体的盒子，盒子将接线包裹在内；接插件上设置有与夹爪匹配的导向凹槽。3.一种权利要求1或2所述的多用途的接线自动插拔系统的控制方法，其特征在于，包括：第一步，令移动平台向接插件固定平台移动；第二步，令末端执行器的夹爪抓取接插件；第三步，令单目相机拍摄需要进行插拔作业的目标，识别定位需要进行插拔作业的插座或接口，得到机械臂与插座或接口的相对位置关系，判断接插件能否插入到插座或接口中；如果能够插入，则进步步骤4继续执行；若不能够插入，则调整移动平台的位置，直到插件能否插入到插座或接口中；第四步，根据机械臂与插座或接口的相对位置关系，得到机械臂的末端移动策略；根据所述移动策略，令机械臂进行运动，直到机械臂到达能够进行插拔作业的位置姿态；第五步，令机械臂向垂直于插座或接口所在平面的方向进行插拔作业。4.根据权利要求3所述的多用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王贺升，陈卫东，顾璟琛，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31