机器人拆垛定位修正方法技术

本发明专利技术属于机器人拆垛技术领域，具体涉及一种机器人拆垛定位修正方法，本方法首先设计标准砖垛，然后机器人对标准砖垛进行示教和计算抓取位置，取得抓取位置后，根据相机的焦距和安装位置计算每块砖的标准拍照位置，随后机器人移动至标准的拍照位置，通过视觉算法计算平面偏移量，同时通过超声波传感器计算高度差值；将平面方向上得出的偏移量和高度方向上得出的差值补偿给标准的抓取位置，指导机器人对抓取位置进行修正，从而实现准确的抓取。在一定程度上解决了重复示教型机器人只能进行重复定位位置作业的局限性问题，使之能应付一定范围内的随机定位问题，增加了机器人应用的灵活性和容错能力。

Correction method of robot destacking and positioning

The invention belongs to the technical field of robot destacking, in particular to a method of robot destacking and positioning correction. The method first designs a standard brick stack, and then the robot teaches and calculates the grab position of the standard brick stack. After the grab position is obtained, the standard photo position of each brick is calculated according to the focal length and installation position of the camera, and then the robot moves to the standard photo position, The plane offset is calculated by vision algorithm, and the height difference is calculated by ultrasonic sensor. The offset and the height difference are compensated to the standard grab position to guide the robot to correct the grab position, so as to achieve accurate grab. To a certain extent, it solves the limitation that repetitive teaching robot can only carry out repetitive positioning operation, so that it can cope with the random positioning problem within a certain range, and increases the flexibility and fault tolerance of robot application.

【技术实现步骤摘要】
机器人拆垛定位修正方法
：本专利技术属于机器人拆垛
，具体涉及一种机器人拆垛定位修正方法。
技术介绍
：砖垛的拆卸以往是采取人工的方式，但是人工拆垛工作是一项体力劳动强度大、工作环境差、人员流动性大的工作，对员工的健康以及企业的发展都具有一定的影响。因此随着经济的发展，为了实现高效率拆垛，释放工人劳动量，耐火材料企业逐渐引进机器人代替人工对烧制好的砖垛进行拆卸作业，机器人不仅可以代替人们在危险、有害的恶劣环境下工作，而且操作范围大，安全性能好，工作效率是人工拆垛的数倍，能够降低工人劳动强度，改善生产环境，提高企业生产效率，降低生产成本。但是烧制成型后的砖垛对于机器人拆垛应用来说存在两个方面的问题：一方面，砖垛在烧制和移动的过程中会出现不同程度的位移、旋转、倾斜，这就存在成砖在平面方向上产生位移的问题；另一个方面，由于窑车底面不平整、耐火砖烧制变形等方面原因，这就存在成砖在立体方向产生位移的问题。而且目前广泛应用的示教重现类型的机器人，对抓取对象有着比较严苛的三维定位要求，由于上述问题的存在，如果单纯使用机器人进行拆垛作业，在抓取过程中不能精确定位成砖的位置，会导致空抓、错抓，甚至产生碰撞，对砖垛拆垛的抓取效率存在一定的影响。
技术实现思路
：针对砖垛在烧制过程中会存在平面和立面方向上产生位移，从而使机器人在拆砖垛抓取过程中不能精确定位成砖的位置，导致空抓、错抓，甚至产生碰撞的缺陷和问题，本专利技术提供一种能够实现精准抓取、提高抓取效率的机器人拆垛定位修正方法。本专利技术解决其技术问题所采用的方案是：一种机器人拆垛定位修正方法，包括以下步骤：步骤1、设计标准砖垛，记录标准砖垛的标准位置；步骤2、机器人按照标准砖垛的标准位置对标准砖垛的第一块砖进行示教并计算抓取位置；步骤3、获取标准的抓取位置之后，根据相机的焦距和安装位置计算出标准砖垛每块砖的标准拍照位置坐标；步骤4、机器人运动至标准的拍照位置，通过视觉算法计算平面偏移量，同时通过超声波传感器计算高度差值；步骤5、将平面方向上得出的偏移量和高度方向上得出的高度差值补偿给标准的抓取位置，指导机器人对抓取位置进行修正，实现准确的抓取。上述的一种机器人拆垛定位修正方法，步骤1所述标准砖垛的砖与砖之间是等间隔、等高度摆放且不考虑砖在烧制和运行过程中产生的位移。上述的一种机器人拆垛定位修正方法，步骤2中所述机器人示教包括以下步骤：(1)机器人示教标准砖垛左上角位置的第一块砖，得到标准砖垛第一块砖的标准抓取位置坐标，以第一块砖的标准抓取位置坐标作为后续计算的基准；(2)以标准砖垛第一块砖的标准抓取位置坐标为基准，结合砖的高度尺寸，分别计算每一层第一块砖的标准抓取位置坐标，并以该层第一块砖的抓取位置坐标作为该层其他位置号的砖的计算基准；(3)选取要抓取的砖的层号和位置号；(4)根据标准砖垛所设计的标准间隔，计算出对应位置号砖的实际坐标，即可得出当前要抓取砖的标准抓取坐标；(5)根据相机的焦距和安装位置，计算合适的拍照位置坐标，得出当前要抓取砖的拍照位置坐标。上述的一种机器人拆垛定位修正方法，步骤3中为了实现精准拍照测量，需要使相机移动至待拍照砖的正上方进行拍照，根据相机的安装位置和镜头的焦距，计算机器人悬停于待拍照砖正上方时拍照位与抓取位之间的高度差以及平面方向上的位移差。上述的一种机器人拆垛定位修正方法，步骤4中所述视觉算法计算平面偏移量包括以下步骤：(1)机器人移动至待抓取砖的拍照位置，触发拍照；(2)匹配砖型的模板，计算在像素单位下砖的平面偏移量和旋转角度；(3)标定转换，将拍照得出的砖的偏移量转换为机器人的实际移动的距离；(4)对转换的偏移量进行脚本补偿，补偿后输出最终的平面偏移量和旋转角度。上述的一种机器人拆垛定位修正方法，步骤4中所述超声波传感器计算高度差值包括：机器人移动至待抓取砖的拍照位置，触发拍照，超声波传感器测量到砖上表面距离；超声波传感器采集值与标准高度做求差运算，从而求出待抓取砖与标准砖之间的高度差。上述的一种机器人拆垛定位修正方法，步骤5中所述机器人对抓取位置进行修正是通过PLC将接受到的视觉偏移量和超声波的高度差经DP模块发送给机器人DP通讯板卡，机器人再根据偏移量和高度差对抓取位置进行修正。本专利技术的有益效果：本专利技术结合使用机器视觉系统和超声波传感器，对将要进行抓取的砖进行拍照定位和超声波定位，通过示教、抓取、计算得到待抓取砖的水平偏移量和高度方向上高度差值，然后将定位数据传输给机器人，指导机器人对抓取位置进行修正，从而实现准确抓取，顺利高效的完成拆垛作业。在很大程度上解决了重复示教型机器人只能进行重复定位位置作业的局限性问题，使之能应付一定范围内的随机定位问题，增加了机器人应用的灵活性和容错能力，即使在一些定位精度不高的环境下，仍然能够使用机器人代替人工完成任务。附图说明：图1为本专利技术机器人拆垛定位修正方法流程图。图2为标准砖垛立体示意图。图3为图2标准砖垛主视图。图4为图2标准砖垛侧视图。图5为图2标准砖垛俯视图。图6为标准砖垛的两种砖型示意图。图7为机器人示教抓取流程图。图8为视觉计算和超声波检测流程图。图9为超声波计算示例。具体实施方式：由于砖垛在烧制和移动过程中会产生平面位移和立面位移，导致机器人在拆垛时容易空抓、错抓，甚至碰撞，针对这个问题，本专利技术提供一种机器人拆垛定位修正方法，该方法简单易操作，能够实现精准抓取。下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。实施例：本实施例在实际运用本专利技术的拆垛定位修正方法时使用的设备及型号如表1所示。表1设备及型号本实施例的机器人拆垛定位修正方法，流程如图1所示，主要包括以下几个步骤：步骤1、设计一个标准砖垛，并记录标准砖垛每块砖的层号和位置号；其中标准砖垛要满足砖与砖之间是等间隔、等高度摆放，且不考虑砖在烧制和移动过程中产生的位移。标准砖垛的设计可以参见图2，该标准砖垛有砖型1和砖型2两种砖型，砖型号分别为B320和B620，砖型具体参见图6，由图3-5可以看出该标准砖垛的第1层摆放6组砖型1、第2层摆放8组砖型2、第3层摆放6组砖型1、第4层摆放8组砖型；其中第1层和第3层的砖型1距离为12mm，第2层和第4层的砖型2的距离为5mm；砖型1保证两砖之间中心距离为126.5mm，砖型2保证两砖缝距离为5mm。步骤2、机器人示教并计算第一块砖的标准抓取位置坐标，再根据标准抓取位置计算拍照位置坐标，流程如图7所示，具体步骤为：(1)机器人示教标准砖垛左上角位置的第一块砖，得到标准砖垛第一块砖的标准抓取位置坐标，以第一块砖的标准抓取位置坐标作为后续计算的基准。(2)以标准砖垛第一块砖的标准抓取位置坐标为基准，结合砖的高度尺寸，分别计算每一层第一块砖的标准抓取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人拆垛定位修正方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1、设计标准砖垛，记录标准砖垛的标准位置；/n步骤2、机器人按照标准砖垛的标准位置对标准砖垛的第一块砖进行示教并计算抓取位置；/n步骤3、获取标准的抓取位置之后，根据相机的焦距和安装位置计算出标准砖垛每块砖的标准拍照位置坐标；/n步骤4、机器人运动至标准的拍照位置，通过视觉算法计算平面偏移量，同时通过超声波传感器计算高度差值；/n步骤5、将平面方向上得出的偏移量和高度方向上得出的高度差值补偿给标准的抓取位置，指导机器人对抓取位置进行修正，实现准确的抓取。/n

【技术特征摘要】
1.一种机器人拆垛定位修正方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、设计标准砖垛，记录标准砖垛的标准位置；
步骤2、机器人按照标准砖垛的标准位置对标准砖垛的第一块砖进行示教并计算抓取位置；
步骤3、获取标准的抓取位置之后，根据相机的焦距和安装位置计算出标准砖垛每块砖的标准拍照位置坐标；
步骤4、机器人运动至标准的拍照位置，通过视觉算法计算平面偏移量，同时通过超声波传感器计算高度差值；
步骤5、将平面方向上得出的偏移量和高度方向上得出的高度差值补偿给标准的抓取位置，指导机器人对抓取位置进行修正，实现准确的抓取。


2.根据权利要求1所述的一种机器人拆垛定位修正方法，其特征在于：步骤1所述标准砖垛的砖与砖之间是等间隔、等高度摆放且不考虑砖在烧制和运行过程中产生的位移。


3.根据权利要求1所述的一种机器人拆垛定位修正方法，其特征在于：步骤2中所述机器人示教包括以下步骤：
（1）机器人示教标准砖垛左上角位置的第一块砖，得到标准砖垛第一块砖的标准抓取位置坐标，以第一块砖的标准抓取位置坐标作为后续计算的基准；
（2）以标准砖垛第一块砖的标准抓取位置坐标为基准，结合砖的高度尺寸，分别计算每一层第一块砖的标准抓取位置坐标，并以该层第一块砖的抓取位置坐标作为该层其他位置号的砖的计算基准；
（3）选取要抓取的砖的层号和位置号；
（4）根据标准砖垛所设计的标准间隔，计算出对应位置号砖的实际坐标，得出当前要抓取砖的标准抓取坐标；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建普，李良，赵聪，李晓鹏，侯龙潇，雷珊珊，白保坤，范宦潼，赵贤，谢沙沙，
申请(专利权)人：河南省机械设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41