【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柔性夹爪抓取控制，尤其涉及一种基于三维点云数据的柔性夹爪抓取处置装置及方法。
技术介绍
1、随着人工智能、自动化和智能制造等技术的不断发展，机器人在自动化仓库、物流配送、工业生产等领域有着越来越广泛的应用。机械臂夹爪抓取系统作为机器人组成不可或缺的一部分，能够实现对目标物体的抓取和操控，在提高生产效率，减少劳动力的投入等方面具有重要意义。传统机械臂抓取系统往往需要进行人工编程或手动操作，机械臂的灵活度不够，对环境变化的适应性较差。人们希望机械臂抓取系统可以对目标物体自主感知和识别，根据环境自主规划出抓取策略。
2、近年来，随着计算机视觉技术的不断发展，三维点云数据处理技术越来越多的应用到航空航天、自动驾驶等关键领域。三维点云数据是由大量的三维点构成的，每个点包含了空间位置信息和附加属性信息，可以用于表达和描述真实世界中的物体、场景和景观。此外，三维点云数据还具有高维性和复杂的数据结构。每个点的属性通常包含坐标信息和其他附加属性信息，如颜色、纹理等。同时，点云配准和匹配算法可以用于将多个点云数据进行对齐和组合，以获得更全面和完整的场景信息。如果能够将三维点云数据处理技术应用到机械臂抓取领域，将突破传统的机械臂抓取方法，提高机械臂的抓取效率。
3、其次，夹爪抓取物体需要考虑物体的特性和形状。不同的物体有不同的形状和特性，如尺寸、重量、硬度等。对于柔性物体，如布料或橡胶制品，夹爪可能需要具备一定的柔性和变形能力，以适应物体形状的变化。但在实际应用中，传统机械臂通常只是用固定的方式对物体进行抓取，导
4、因此，一种基于三维点云数据的柔性夹爪抓取处置装置及方法是十分有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术基于现有技术的不足，设计一种基于三维点云数据的柔性夹爪抓取处置装置及方法。
2、本专利技术的技术方案如下：一种基于三维点云数据的柔性夹爪抓取处置装置，包括一个机械臂、一个柔性夹爪和两个深度相机；其中一个深度相机挂载在机械臂的末端执行器上方，用于提供目标物体的直接视角和操作视野，另一个深度相机挂载在机械臂基座上，用于提供全局视野；柔性夹爪安装于机械臂的末端执行器上，其通过充放气形式进行外部形变；所述柔性夹爪包括柔性手指、夹爪固定组件和底座；所述柔性手指由混合硅胶材料组成，通过向柔性手指施加正向气压或反向气压，使柔性手指与目标物体表面完全接触，产生一定的抓取力；柔性夹爪内部设有气压力学传感器，通过测量柔性夹爪内部气压的变化判断柔性夹爪是否成功夹取目标物体。
3、一种基于三维点云数据的柔性夹爪抓取处置方法，包括：
4、步骤s1，深度相机获取目标物体的点云数据；
5、步骤s2，处理和分析点云数据；
6、步骤s3，利用得到的点云数据对目标物体进行位姿估计，规划抓取位置；
7、步骤s4，控制柔性夹爪进行抓取操作。
8、所述深度相机获取目标物体的点云数据具体步骤包括：
9、s1.1，机械臂基座上的深度相机识别到目标物体后，使用机械臂的末端执行器上方的深度相机获取目标物体的深度图像；深度图像由多个像素点构成，每个像素点包括一个深度值，根据所述深度值计算出该像素点距离深度相机的距离；
10、s1.2，使用深度相机中彩色传感器获取目标物体的彩色图像，用于捕捉物体的纹理信息和颜色信息；
11、s1.3，将深度图像与彩色图像进行对齐，采用纹理识别方法确保每个深度图像像素与彩色图像像素对应；
12、s1.4，根据深度图像和彩色图像的对应关系，应用点云生成算法将目标物体的像素转换为点云数据。
13、所述处理和分析点云数据包括步骤如下：
14、s2.1，对生成的点云数据采取基于kd树的点云领域搜索算法进行改进，并在此基础上进行滤波、去噪、表面重建处理，得到处理后的点云数据；
15、s2.2，利用特征提取算法获得处理后的点云数据的特征，获得目标物体的几何信息或属性信息；
16、s2.3，采取基于机器学习的分类算法将点云数据划分为不同的部分或类别；
17、s2.4，使用icp配准算法计算不同的部分或不同类别点云之间的刚体变换，将不同视角或时间的点云数据对齐以获得一致的坐标系；
18、s2.5，使用三维重建算法生成体素模型，将对齐后的点云数据转换为三维模型表示，进行真实世界环境或物体的建模和重建；
19、s2.6，根据生成的三维模型检测和跟踪目标物体。
20、所述对目标物体进行位姿估计，规划抓取位置操作如下：
21、s3.1，通过步骤s2获得目标物体的精确位姿，得出其在世界坐标系中的位置和姿态；
22、s3.2，基于目标物体的位姿信息和柔性夹爪的性能参数，规划柔性夹爪的抓取位置和姿态。
23、所述控制柔性夹爪进行抓取操作方式如下：
24、s4.1.根据机械臂建立d-h模型，采用解析法求出运动学逆解；
25、s4.2.利用手眼标定方法对机械臂和深度相机进行手眼标定，在机械臂坐标系下求出目标物体坐标；
26、s4.3.根据目标物体位姿计算出机械臂柔性夹爪抓取的姿态矩阵，并求出机械臂各个关节的转角；
27、s4.4.通过tcp/ip发送信息到机械臂主控，控制柔性夹爪移动到目的位置，进行夹取目标物体；
28、s4.5.通过控制柔性夹爪的执行器或驱动器，将柔性夹爪闭合以夹取目标物体，夹取成功后，通过控制柔性夹爪的运动来移动或操纵夹取的物体；夹取失败，重复对目标物体进行位姿估计，规划抓取位置；控制柔性夹爪进行抓取操作，直到成功夹取目标物体。
29、本专利技术的有益效果：通过气动柔性夹爪的使用以及双深度相机分别实现眼在手上和眼在手外的信息融合。利用三维点云数据对目标物体进行位姿估计，利用柔性夹爪对目标物体进行抓取。柔性夹爪可以自动充放气，来与目标物体表面贴合，增大与目标物体的摩擦力。本专利技术利用深度摄像头获取物体的点云数据，采用机器视觉和深度学习技术获得额外的视觉信息，并结合柔性夹爪适应性强、安全性高、精度高及轻量化的优点，根据抓取任务的变化和目标物体的特性来调整夹爪的控制策略，能够顺利的完成物体抓取任务，提高抓取的准确性和可靠性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于三维点云数据的柔性夹爪抓取处置装置，其特征在于，所述柔性夹爪抓取处置装置包括一个机械臂、一个柔性夹爪和两个深度相机；其中一个深度相机挂载在机械臂的末端执行器上方，用于提供目标物体的直接视角和操作视野，另一个深度相机挂载在机械臂基座上，用于提供全局视野；柔性夹爪安装于机械臂的末端执行器上，其通过充放气形式进行外部形变；所述柔性夹爪包括柔性手指、夹爪固定组件和底座；所述柔性手指由混合硅胶材料组成，通过向柔性手指施加正向气压或反向气压，使柔性手指与目标物体表面完全接触，产生一定的抓取力；柔性夹爪内部设有气压力学传感器，通过测量柔性夹爪内部气压的变化判断柔性夹爪是否成功夹取目标物体。
2.一种基于三维点云数据的柔性夹爪抓取处置方法，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的基于三维点云数据的柔性夹爪抓取处置方法，其特征在于，所述深度相机获取目标物体的点云数据具体步骤包括：
4.根据权利要求3所述的基于三维点云数据的柔性夹爪抓取处置方法，其特征在于，所述处理和分析点云数据包括步骤如下：
5.根据权利要求4所述的基于三维点云数据的
6.根据权利要求5所述的基于三维点云数据的柔性夹爪抓取处置方法，其特征在于，所述控制柔性夹爪进行抓取操作方式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于三维点云数据的柔性夹爪抓取处置装置，其特征在于，所述柔性夹爪抓取处置装置包括一个机械臂、一个柔性夹爪和两个深度相机；其中一个深度相机挂载在机械臂的末端执行器上方，用于提供目标物体的直接视角和操作视野，另一个深度相机挂载在机械臂基座上，用于提供全局视野；柔性夹爪安装于机械臂的末端执行器上，其通过充放气形式进行外部形变；所述柔性夹爪包括柔性手指、夹爪固定组件和底座；所述柔性手指由混合硅胶材料组成，通过向柔性手指施加正向气压或反向气压，使柔性手指与目标物体表面完全接触，产生一定的抓取力；柔性夹爪内部设有气压力学传感器，通过测量柔性夹爪内部气压的变化判断柔性夹爪是否成功夹取目标物体。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：杨卓，马江飞，郝一凝，刘荣华，郝铎，刘延东，
申请(专利权)人：一重集团黑龙江专项装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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