CN106985161A - 物品抓取系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种物品抓取系统，包括抓取装置、传送装置、和检测装置，其中：传送装置将物品传送经过检测装置；检测装置获取物品的高度信息；传送装置将物品从检测装置传送到抓取装置的抓取范围；抓取装置在物品进入所述抓取范围之后，根据所述高度信息对物品进行抓取。

Description

物品抓取系统和方法

技术领域

本发明涉及一种物品抓取系统和方法。

背景技术

生产力高度发达的社会，无论是工业生产还是因此带动的物流行业，都有大量的物品需要经过分拣环节才能进行分配运输，且分拣系统的规模越来越大，分拣能力也越来越强。

分拣大致可以分为分类和拣选两种行为，包括人工分拣和机械分拣以及智能自动分拣。人工分拣效率低下，作业成本高；机械分拣仍然需要人工操作；只有智能自动分拣通过计算机控制机器人对物品实现自动化、机械化、连续性好、高效率、误差低的分拣。

传统的流水线智能机器人分拣只能够针对大小、形状一致或类似的物品。具体而言，机器人只能对物品建立2D平面坐标，无法分辨物品高度，直接造成在物流分拣操作中，只能限于高度一致甚至形状大小一致的物品分拣。

随着科技信息的快速发展，物流行业进入了快速发展时期，对于大货量的不同高度物品的分拣也逐渐成为该行业的巨大压力。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种物品抓取系统，包括抓取装置、传送装置、和检测装置，其中：传送装置将物品传送经过检测装置；检测装置获取物品的高度信息；传送装置将物品从检测装置传送到抓取装置的抓取范围；抓取装置在物品进入所述抓取范围之后，根据所述高度信息对物品进行抓取。

可选地，所述抓取装置包括机器人和机器人控制器。

可选地，所述机器人包括Delta机器人。

可选地，述检测装置包括：3D测量装置，对物品进行3D测量以得到3D测量数据；3D测量控制器，控制3D测量装置对物品进行3D测量，对对3D测量数据进行处理以得到所述物品的高度信息；以及3D测量触发器，在检测到物品到达预定位置时，触发3D测量装置对物品进行3D测量。

可选地，所述3D测量装置包括3D激光3D检测仪或拍照式3D扫描仪；以及所述3D测量控制器还根据3D测量数据确定在物品的3D测量数据被获取时，物品相对于3D测量装置的相对位置信息。

可选地，所述传送装置包括传送带；所述3D测量控制器将所述相对位置信息和所述高度信息发送给所述抓取装置；所述抓取装置根据所述相对位置信息、所述3D测量装置的位置、以及所述传送带的移动距离，判断所述物品何时进入所述抓取范围。

可选地，所述抓取装置包括机器人和机器人控制器，所述机器人包括端拾器，当物品到达所述抓取范围时，所述机器人控制器控制机器人的端拾器以与物品相同的速度跟随物品移动并处于物品的上方。

可选地，所述物品抓取系统还包括编码豁，根据编码器的读数确定所述传送带的移动距离和所述物品的速度。

本发明的另一个方面提供了一种物品抓取方法，包括：通过传送装置将物品传送经过检测装置；通过检测装置获取物品的高度信息；通过传送装置将物品从检测装置传送到抓取装置的抓取范围；在物品进入所述抓取范围之后，通过抓取装置根据所述高度信息对物品进行抓取。

可选地，所述抓取装置包括机器人和机器人控制器。

可选地，所述机器人包括Delta机器人。

可选地，获取物品的高度信息包括：当物品到达预定位置时，对物品进行3D测量以得到3D测量数据；以及根据所述3D测量数据得到所述物品的高度信息。

可选地，该方法还包括：根据3D测量数据确定在物品的3D测量数据被获取时，物品相对于3D测量装置的相对位置信息。

可选地，所述传送装置包括传送带，所述方法还包括：根据所述相对位置信息、所述3D测量装置的位置、以及所述传送带的移动距离，判断所述物品何时进入所述抓取范围。

可选地，所述抓取装置包括机器人，所述机器人包括端拾器，所述方法还包括：当物品到达所述抓取范围时，控制机器人的端拾器以与物品相同的速度跟随物品移动并处于物品的上方。

可选地，所述物品抓取系统还包括编码器，所述方法还包括：根据编码器的读数确定所述传送带的移动距离和所述物品的速度。

可选地，该方法还包括：根据所述高度信息控制端拾器移动到物品所在高度，并跟随物品移动，直到端拾器抓住物品。

附图说明

图1示意性示出了根据本发明实施例的物品抓取系统的整体图；

图2示意性示出了根据本发明实施例的物品抓取系统的抓取范围示意图；

图3示意性示出了根据本发明实施例的物品抓取系统的结构框图；

图4示意性示出了根据本发明实施例的物品抓取方法的流程图。

具体实施方式

根据结合附图对本发明示例性实施例的以下详细描述，本发明的其它方面、优势和突出特征对于本领域技术人员将变得显而易见。

在本发明中，术语“包括”和“含有”及其派生词意为包括而非限制；术语“或”是包含性的，意为和/或。

在本说明书中，下述用于描述本发明原理的各种实施例只是说明，不应该以任何方式解释为限制发明的范围。参照附图的下述描述用于帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本发明的示例性实施例。下述描述包括多种具体细节来帮助理解，但这些细节应认为仅仅是示例性的。因此，本领域普通技术人员应认识到，在不背离本发明的范围和精神的情况下，可以对本文中描述的实施例进行多种改变和修改。此外，为了清楚和简洁起见，省略了公知功能和结构的描述。此外，贯穿附图，相同附图标记用于相似功能和操作。

附图中示出了一些方框图和/或流程图。应理解，方框图和/或流程图中的一些方框或其组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而这些指令在由该处理器执行时可以创建用于实现这些方框图和/或流程图中所说明的功能/操作的装置。

因此，本公开的技术可以硬件和/或软件(包括固件、微代码等)的形式来实现。另外，本公开的技术可以采取存储有指令的计算机可读介质上的计算机程序产品的形式，该计算机程序产品可供指令执行系统使用。在本公开的上下文中，计算机可读介质可以是能够包含、存储、传送、传播或传输指令的任意介质。例如，计算机可读介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置、器件或传播介质。计算机可读介质的具体示例包括：磁存储装置，如磁带或硬盘(HDD)；光存储装置，如光盘(CD-ROM)；存储器，如随机存取存储器(RAM)或闪存；和/或有线/无线通信链路。

图1示意性示出了根据本发明实施例的物品抓取系统100的整体图。如图1所示，物品抓取系统100包括：机器人101、机器人控制器102、3D检测器103、检测器控制器104、光电开关105、传送带106、编码器107、端拾器108。物品200是待抓取的物品。

如图1所示，物品抓取系统100还可以包括一个装置架109，3D检测器103和检测器控制器104安装在装置架109上。机器人101和机器人控制器102位于传送带106的一侧。物品抓取系统100还包括一个端拾器支架110，安置在传送带106上方靠近机器人101的位置，端拾器支架110可以用于放置具有不同型号的端拾器108，当传送带106检测到不同重量的物品200时，可以通过机器人控制器102控制机器人101自动根据物品200的重量需要换取端拾器支架110上相应型号的端拾器108。沿着传送带106，将装置架110、机器人101、端拾器支架110相隔预定距离依次布置。

可以理解，上述布置仅是示意性的，其并不用于限制本发明的范围。

根据本发明的实施例，3D检测器103可以是非接触式3D检测仪，例如包括激光3D检测仪或光栅3D检测仪。激光3D检测仪是利用激光测距原理对物品和激光器之间的距离进行计算，结合参照坐标计算出物品的3D坐标，具有测量速度快、精确性高等特点。光栅3D检测仪通常采用白光光栅扫描，在结合光学技术、相位测量技术和计算机视觉技术的基础上，对物品进行拍照测量。所谓拍照测量，就是类似于照相机对视野内的物品进行照相，不同的是照相机摄取的是物品的二维图像，测量仪获得的是物品的三维信息。测量时光栅投影装置投影数幅特定编码的结构光到待测物品上，成一定夹角的两个摄像头同步采得相应图像，然后对图像进行解码和相位计算，并利用匹配技术、三角形测量原理，计算出两个摄像机公共视区内像素点的三维坐标，亦称拍照式3D扫描仪。拍照式3D扫描仪可随意搬至物品位置做现场测量，并可调节成任意角度作全方位测量，对大型物品可分块测量，测量数据可实时自动拼合，非常适合各种大小和形状物品的测量。该种扫描仪的精确度高、寿命长、稳定性好，成本也相对低廉。

如图1所示，当传送带106运送物品200经过光电开关105时，光电开关105向检测器控制器104发送触发信号。响应于接收该触发信号，检测器控制器104控制3D检测器103对物品200进行3D检测。根据本发明的实施例，3D检测器103可以包括拍照式3D扫描仪，获取物品200的3D图像。检测器控制器104对物品200的3D图像进行处理，可以获得物品200的高度信息，以及物品200相对于3D检测器103的相对位置信息。根据本发明的实施例，3D检测器103也可以包括激光3D检测仪，检测器控制器104对激光3D测量数据进行处理，可以获得物品200的高度信息，以及物品200相对于3D检测器103的相对位置信息。3D检测器103将高度信息和相对位置信息发送给机器人控制器102。

根据本发明的实施例，在3D检测器103进行测量的同时，3D检测器103向机器人控制器102发送记录信号，机器人控制器102接收该记录信号，并记录编码器107的当前读数。编码器107记录传送带106的运动情况，其读数随传送带106的运动距离而改变。

机器人控制器102根据3D检测器103的位置、所述传送带106的移动距离、以及接收到的相对位置信息，判断物品200何时进入机器人101的抓取范围。

图2示意性示出了根据本发明实施例的物品抓取系统的抓取范围示意图。如图2所示，机器人控制器102已知3D检测器103的位置A，并从检测器控制器104接收到物品200在被3D测量时相对于3D检测器103的相对位置，因此，可以确定物品200在被3D测量时的位置B。相应地，可以确定位置B到抓取范围R的距离L0。由于机器人控制器102已经记录了编码器107在物品200在被3D测量(即位于位置B)时的读数，所以，根据编码器107的读数变化，机器人控制器102可以确定物品200从位置B移动的距离L。当L等于L0时，物品200到达抓取范围R的边缘。

根据本发明的实施例，机器人控制器102和检测器控制器104可以使用不同的坐标系。这两个坐标系之间的关系可以是已知的。由于机器人控制器102和检测器控制器104相隔一定距离布置，它们的坐标系可以在例如X轴方向彼此偏移，而Y轴和Z轴相同。检测器控制器104获取的物品200的高度信息和相对位置信息可以是基于检测器控制器104的坐标系。机器人控制器102在获取该高度信息和相对位置信息之后，可以根据这两个坐标系之间的相互关系执行变换，以得到物品200在机器人控制器102所使用的坐标系下的高度信息和位置信息。然后，使用变化得到的高度信息和位置信息执行抓取。

在物品200进入抓取范围R之后，机器人控制器102控制机器人101进行抓取。根据本发明的实施例，机器人101例如可以是Delta机器人，包括三个主臂和一个旋转小臂，Delta机器人101的三个主臂主要实现Delta机器人101的末端点在空间的移动，一个旋转小臂实现Delta机器人101的末端点在空间的姿态变化。Delta机器人101的末端点可以连接有端拾器108，通过端拾器108实现对物品的抓取。例如，端拾器108上可以设置有不同数量的真空吸盘，真空吸盘可以用于吸附物品200，从而完成抓取操作。可以在端拾器支架110上放置具有不同数量真空吸盘的端拾器，当传送带检测到不同重量的物品时，可以通过机器人控制器102控制Delta机器人101自动根据重量需要换取端拾器支架110上的端拾器108。

根据编码器107的读数随时间的变化，机器人控制器102可以确定传送带106的移动速度，也即物品200的速度。在物品200进入抓取范围R之后，机器人控制器102控制机器人的端拾器108以与物品200相同的速度跟随物品200移动并处于物品200的上方。此外，机器人控制器102根据物品的高度信息控制端拾器108移动到物品200所在位置，并跟随物品200移动，直到端拾器108抓住物品200。

本发明通过检测装置实现了对物品高度的检测，并在综合了水平位置信息之后，结合传送装置和抓取装置实现了对高度不一物品的分类拣选。

可以理解的是，虽然图中将机器人101和机器人控制器102示为不同的装置，但是它们也可以集成为一个装置。此外，虽然图中将3D检测其103和检测器控制器104示为不同的装置，但是它们也可以集成为一个装置。另外，机器人控制器102和检测器控制器104也可以集成为一个装置。在不脱离本发明精神和主旨的前提下，图中所示的各个装置可以以各种方式组合，或者同一个装置可以拆分为多个相互协作的不同装置。

图3示意性示出了根据本发明实施例的物品抓取系统300的结构框图。如图3所示，物品抓取系统300包括抓取装置310、传送装置320、和检测装置330。在工作中，传送装置320将物品传送经过检测装置330。检测装置330获取物品的高度信息。传送装置320将物品从检测装置330传送到抓取装置310的抓取范围。抓取装置310在物品进入所述抓取范围之后，根据所述高度信息对物品进行抓取。

根据本发明的实施例，抓取装置310例如可以包括上文参考图1描述的机器人101和机器人控制器102。所述机器人102可以包括Delta机器人。

根据本发明的实施例，检测装置330可以包括3D测量装置331、3D测量控制器332和3D测量触发器333。

3D测量装置331对物品进行3D测量以得到3D测量数据。3D测量装置331例如可以包括上文参考图1描述的3D检测器103，3D检测器103可以包括3D激光3D检测仪或拍照式3D扫描仪，以获取物品的3D测量数据。

3D测量控制器332控制3D测量装置331对物品进行3D测量，对3D测量数据进行处理以得到所述物品的高度信息，还能够根据3D测量数据确定在物品的3D测量数据被获取时，物品相对于3D测量装置331的相对位置信息。3D测量控制器332例如可以包括上文参考图1描述的检测器控制器104。

3D测量触发器333在检测到物品到达预定位置时，触发3D测量装置331对物品进行3D测量，3D测量触发器333例如可以包括上文参考图1描述的光电开关105。

传送装置320例如可以包括例如上文参考图1描述的传送带106。

3D测量控制器332将物品相对于3D测量装置331的相对位置信息和物品的高度信息发送给抓取装置310。

抓取装置310根据相对位置信息、3D测量装置331的位置、以及传送带的移动距离，判断物品何时进入抓取范围。

抓取装置310例如包括上文参考图1描述的机器人101和机器人控制豁102，机豁人101包括例如上文参考图1描述的端拾器108，当物品到达抓取范围时，机器人控制器102控制机器人101的端拾器108以与物品相同的速度跟随物品移动并处于物品的上方。

物品抓取系统还包括例如上文参考图1描述的编码器107，根据编码器107的读数确定传送带106的移动距离和物品的速度。

根据本发明的实施例，机器人控制器102根据高度信息控制端拾器108移动到物品所在高度，并跟随物品移动，直到端拾器108抓住物品。

图4示意性示出了根据本发明实施例的物品抓取方法400的流程图。该方法可以由上文参考图3描述的物品抓取系统300实现。

如图4所示，物品抓取方法400开始于步骤S401。

在步骤S402，通过传送装置320将物品传送经过检测装置330。

在步骤S403，通过检测装置330获取物品的高度信息。

在步骤S404，通过传送装置320将物品从检测装置330传送到抓取装置310的抓取范围。

在步骤S405，在物品进入所述抓取范围之后，通过抓取装置310根据所述高度信息对物品进行抓取。

该方法在步骤S406结束。

根据本发明的实施例，所述抓取装置310可以包括机器人和机器人控制器。所述机器人包括Delta机器人。

根据本发明的实施例，获取物品的高度信息可以包括：当物品到达预定位置时，对物品进行3D测量以得到3D测量数据，根据所述3D测量数据得到所述物品的高度信息。例如，可以根据物品的3D坐标确定物品的高度信息。

根据本发明的实施例，还可以根据3D测量数据确定在物品的3D测量数据被获取时，物品相对于3D测量装置331的相对位置信息。例如，可以根据物品的3D坐标确定物品的相对位置信息。

根据本发明的实施例，所述传送装置320可以包括传送带。可以根据所述相对位置信息、所述3D测量装置331的位置、以及所述传送带的移动距离，判断所述物品何时进入所述抓取范围。例如，可以根据所述相对位置信息和所述3D测量装置331的位置，判断物品在被3D测量时到抓取范围的距离，然后，根据传送带的移动距离，就可以判断所述物品何时进入所述抓取范围。

可选地，所述抓取装置包括机器人，所述机器人包括端拾器，当物品到达所述抓取范围时，控制机器人的端拾器以与物品相同的速度跟随物品移动并处于物品的上方。

可选地，所述物品抓取系统还包括编码器，根据编码器的读数确定所述传送带的移动距离和所述物品的速度。

可选地，可以根据所述高度信息控制端拾器移动到物品所在高度，并跟随物品移动，直到端拾器抓住物品。

本发明所述的基于3D检测技术的物品抓取系统的应用范围包括但不限于物流无人仓、工业生产流水线。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种物品抓取系统，包括抓取装置、传送装置、和检测装置，其中：

传送装置将物品传送经过检测装置；

检测装置获取物品的高度信息；

传送装置将物品从检测装置传送到抓取装置的抓取范围；

抓取装置在物品进入所述抓取范围之后，根据所述高度信息对物品进行抓取。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述抓取装置包括机器人和机器人控制器。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述机器人包括Delta机器人。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述检测装置包括：

3D测量装置，对物品进行3D测量以得到3D测量数据；

3D测量控制器，控制3D测量装置对物品进行3D测量，对3D测量数据进行处理以得到所述物品的高度信息；以及

3D测量触发器，在检测到物品到达预定位置时，触发3D测量装置对物品进行3D测量。

5.根据权利要求4所述的系统，其中：所述3D测量装置包括激光3D检测仪或拍照式3D扫描仪；以及

所述3D测量控制器还根据3D测量数据确定在物品的3D测量数据被获取时，物品相对于3D测量装置的相对位置信息。

6.根据权利要求5所述的系统，其中：

所述传送装置包括传送带；

所述3D测量控制器将所述相对位置信息和所述高度信息发送给所述抓取装置；

所述抓取装置根据所述相对位置信息、所述3D测量装置的位置、以及所述传送带的移动距离，判断所述物品何时进入所述抓取范围。

7.根据权利要求6所述的系统，其中：

所述抓取装置包括机器人和机器人控制器，所述机器人包括端拾器，当物品到达所述抓取范围时，所述机器人控制器控制机器人的端拾器以与物品相同的速度跟随物品移动并处于物品的上方。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述物品抓取系统还包括编码器，根据编码器的读数确定所述传送带的移动距离和所述物品的速度。

9.根据权利要求7所述的系统，其中，机器人控制器根据所述高度信息控制端拾器移动到物品所在高度，并跟随物品移动，直到端拾器抓住物品。

10.一种物品抓取方法，包括：

通过传送装置将物品传送经过检测装置；

通过检测装置获取物品的高度信息；

通过传送装置将物品从检测装置传送到抓取装置的抓取范围；

在物品进入所述抓取范围之后，通过抓取装置根据所述高度信息对物品进行抓取。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述抓取装置包括机器人和机器人控制器。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述机器人包括Delta机器人。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，获取物品的高度信息包括：

当物品到达预定位置时，对物品进行3D测量以得到3D测量数据；以及

根据所述3D测量数据得到所述物品的高度信息。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：根据3D测量数据确定在物品的3D测量数据被获取时，物品相对于3D测量装置的相对位置信息。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述传送装置包括传送带，所述方法还包括：

根据所述相对位置信息、所述3D测量装置的位置、以及所述传送带的移动距离，判断所述物品何时进入所述抓取范围。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述抓取装置包括机器人，所述机器人包括端拾器，所述方法还包括：

当物品到达所述抓取范围时，控制机器人的端拾器以与物品相同的速度跟随物品移动并处于物品的上方。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述物品抓取系统还包括编码器，所述方法还包括：

根据编码器的读数确定所述传送带的移动距离和所述物品的速度。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：根据所述高度信息控制端拾器移动到物品所在高度，并跟随物品移动，直到端拾器抓住物品。