CN108212807B - 一种机器人分拣物品的方法、装置及机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明适用于机械臂技术领域，提供了一种机器人分拣物品的方法、装置及机械臂，提供沿传送带设置的N个机械臂，各机械臂包括执行端和安装在执行端的抓取装置，抓取装置包括同时作用于目标物品侧壁上的至少两个夹爪，方法包括：第X机械臂控制抓取装置抓取到目标物品时，通过夹爪向目标物品施加逐渐增大的压力直至第X压力，并获取第X坐标变化值；比较第X坐标变化值和第X阈值关系，判断是否拿取；X为小于等于N的任意自然数。通过施加逐渐增大的压力至指定值获取过程中夹爪的坐标变化，即可判断是拿取否符合要求，本发明操作简单，减少了人工干预，实现成本低，具有较高的易用性和实用性。

Description

一种机器人分拣物品的方法、装置及机械臂

技术领域

本发明属于自动化技术领域，尤其涉及一种机器人分拣物品的方法、装置及机械臂。

背景技术

机械臂是一种能模仿人手和臂的某些动作，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。

然而，在现有的机械臂应用中，对于多个物品的混合分拣，大多还需要依靠人工控制机械臂来完成，操作复杂，分拣效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种机器人分拣物品的方法、装置及机械臂，可以根据物品的硬度来区分物品的类型，减少人工干预，有效提高分拣效率。

本发明的第一方面提供了一种机器人分拣物品的方法，用于从传送带上分拣目标物品，包括沿所述传送带设置的N个机械臂，各所述机械臂包括执行端和安装在所述执行端的抓取装置，所述抓取装置包括同时作用于所述目标物品侧壁上的至少两个夹爪，多个所述机械臂依次为第一机械臂、第二机械臂……第N机械臂，N为自然数，所述方法包括：所述第X机械臂控制所述抓取装置抓取到目标物品时，通过所述夹爪向所述目标物品施加逐渐增大的压力直至第X压力，并获取所述夹爪逐渐增大压力时的第X坐标变化值，如果所述第X坐标变化值小于或等于第X阈值，则将所述目标物品从所述传送带上取下，如果所述第X坐标变化值大于所述第X阈值，则放弃拿取；X为小于等于N的任意自然数。

本发明的第二方面提供了一种机械臂分拣物品的装置，用于从传送带上分拣物品，包括多个机械臂，各所述机械臂包括执行端和安装在所述执行端的抓取装置，所述抓取装置包括同时作用于所述目标物品侧壁上的至少两个夹爪，各所述机械臂还包括：

控制模块，用于在所述抓取装置抓取到目标物品时，通过所述夹爪向所述目标物品施加逐渐增大的压力直至预设压力，并获取所述夹爪逐渐压力时的坐标变化值；

分类模块，用于根据所述坐标变化值和对应的阈值确定是否将所述目标物品从所述传送带上拿走。

本发明的第三方面提供了一种机械臂，包括存储器、执行端、安装在所述执行端的抓取装置以及存储在所述存储器中并可在所述执行端上运行的计算机程序，所述执行端执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。

本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现前述方法的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：当任一机械臂对于传送带上的目标物品进行拿取时，通过施加逐渐增大的压力至指定值，获取这一过程夹爪的坐标变化与预设的阈值对比，即可判断该目标物品是否在指定值的压力下发生形变，也即硬度是否符合要求，如果符合该机械臂的所抓取的硬度要求则将目标物品从传送带上拿走，如果不符合则不拿取，预先对各个机械臂设置不同的指定值，即可对于传送带上不同硬度的物品进行自动分拣，提高了分拣的效率。而且本发明操作简单，减少了人工干预，实现成本低，具有较高的易用性和实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的机械臂分拣物品的方法的实现流程示意图；

图2是本发明实施例二提供的机械臂分拣物品的装置的机械臂示意图；

图3是本发明实施例三提供的机械臂的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1是本发明实施例一提供的机械臂分拣物品的方法的实现流程示意图，该方法用于从传送带上分拣目标物品，包括N个沿着传送带设置的机械臂，各机械臂包括执行端和安装在执行端的抓取装置，抓取装置包括同时作用于目标物品侧壁上的至少两个夹爪，为了便于叙述，将多个机械臂依次记为第一机械臂、第二机械臂……第N机械臂，N为自然数，如图1所示该方法可以包括以下步骤：

步骤S101，第X机械臂控制抓取装置抓取到目标物品时，通过夹爪向目标物品施加逐渐增大的压力直至第X压力，并获取夹爪逐渐增大压力时的第X坐标变化值；

步骤S102，如果第X坐标变化值小于或等于第X阈值，则将目标物品从传送带上取下，如果第X坐标变化值大于第X阈值，则放弃拿取。

上述的X可以为小于等于N的任意自然数，例如可以取1，则将1带入上述步骤中，即第一机械臂、第一压力、第一坐标变化值、第一阈值。

当第X机械臂对于传送带上的目标物品进行拿取时，通过施加逐渐增大的压力至指定第X压力，获取这一过程夹爪的坐标变化与预设的第X阈值对比，即可判断该目标物品是否在第X压力的压力下发生形变，也即硬度是否符合要求，如果检测到坐标变化大于第X阈值说明目标物品在受到第X压力时发生变形，符合分配于第X机械臂的所抓取的目标物品的硬度要求，然后将其从传送带上拿走，如果不符合则不拿取。预先对各个机械臂设置不同的压力指定值，即可对于传送带上不同硬度的物品进行自动分拣，各个机械臂抓取时自动判断是否为自己对应的硬度范围，将符合的抓取，不符合的留在传送带等待其他机械臂抓取，这种自动抓取分拣的方式，提高了分拣的效率。而且本发明操作简单，减少了人工干预，实现成本低，具有较高的易用性和实用性。

可选的，本发明实施例中，第X压力可以为预先设置的压力，可以根据包括但不限于目标物品的种类、分拣需要区分的类型等条件进行设置；第X压力也可以依据压力初始值等条件来确定，而无需预先设置。而第X阈值的作用主要用于判断变形程度是否达到做出判断的要求，可以将第X阈值设置为常数，也即第一阈值、第二阈值……第N阈值均相同，也可以设置为一定的范围内变化的数列，例如第一阈值、第二阈值……第N阈值依次递增等，具体应当根据目标物品的硬度以及受力后的变形规则进行制定。

另外，本发明实施例获取夹爪的坐标变化的方式可以有多种，例如可以安装相关的视觉采集器，选取夹爪上的某一点作为监测点，根据该点的位置变化判断坐标变化。示例性的，还可以通过安装于夹爪上的传感器检测并记录抓取装置施加压力时的坐标，传感器可以是位移传感器，通过位移传感器检测沿压力方向的位移。

可选的，本实施例中从第一压力至第N压力，压力值逐渐增大。把第一压力对应的第一机械臂定义为沿着传送带传送方向的第一台机械臂，采用逐渐增大压力值设定的方式，技术效果在于，第一机械臂拿取的目标物品对应的范围为硬度最低，也即从传送带上首先将最软的目标物品拿走，以此类推，第N机械臂与其他机械臂相比，拿取最硬的物品，从而避免将较大的压力施加在较软的目标物品上导致损坏的问题。容易理解的是，可以设置为：第一机械臂、第二机械臂……第N机械臂的抓取判断范围覆盖或者超过目标物品的硬度范围，也即能够将传送带上的所有目标物品全部分拣拿走，也可以覆盖其中一部分硬度范围，即将满足要求的目标物品拿走，不满足要求的目标物品留在传送带上。

本发明实施例中，目标物品的类型可以是两种或两种以上。示例性的，可以将坐标变化值与预设的坐标变化范围进行比较，将坐标变化值分为多个区间，每一区间对应同一类型或者多个区间组合对应同一类型，例如，可以划分为合格类型和不合格类型，或者依据坐标变化划分为重度损伤、中度损伤、轻度损伤和完好四种类型，从而将目标物品进行分类，确定目标物品的类型。

可选的，机械臂还可以包括拍摄装置，在抓取装置抓取目标物品之前，通过采集的图线信息，控制机械臂准确抓取目标物品。

示例性的，本发明实施例中目标物品的图像信息可以包括但不限于目标物品的位置信息、颜色信息、形状信息等。示例性的，可以通过视觉识别对拍摄装置采集到的图像信息进行处理，并依据图像信息对目标物品进行区分，例如先对表面变色面积达到预定值的目标物品进行区分，再结合检测到的坐标变化值对目标物品进行再次区分，从而提高分拣精度。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

图2是本发明实施例二提供的机械臂分拣的装置的示意图，分拣装置包括多个机械臂，由于多个机械臂除了位置以外结构没有区别，为了便于说明，仅示出了机械臂与本发明实施例相关的部分，没有示出整个装置。

本发明实施例中，各机械臂可以包括执行端和安装在执行端的抓取装置，抓取装置包括同时作用于目标物品侧壁上的至少两个夹爪，还包括：

控制模块32，用于在抓取装置抓取到目标物品时，通过夹爪向目标物品施加逐渐增大的压力直至预设压力，并获取夹爪逐渐压力时的坐标变化值；

分类模块33，用于根据坐标变化值和对应的阈值确定是否将目标物品从传送带上拿走。

本实施例中的装置包括多个机械臂，对于传送带上的目标物品采用抓取判断，然后分拣的方式，具体实现过程与前述一种机器人分拣物品的方法基本相同，不做赘述。

因此，本实施例中的装置能够智能化、自动化的进行分拣，减少了人工参与，具有成本低、容易操作等特点。

可选的，本实施例中的装置，其沿传送带排列的多个机械臂，对应的预设压力逐渐增。

可选的，进一步地装置还可以包括：

生成模块，用于生成与目标物品对应的标记信息，将标记信息设置在目标物品上，并控制机械臂将设置有标记信息的目标物品分拣至相应的出口通道。

可选的，装置还可以包括：

拍摄装置，用于采集目标物品的图像信息，控制机械臂准确抓取目标物品。

相应的，分类模块33具体用于根据目标物品的图像信息以及坐标变化值确定目标物品的类型。

图3是本发明实施例三提供的机械臂的示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

如图3所示，该实施例的机械臂4包括：执行端40、存储器41、安装在执行端的抓取装置43以及存储在存储器中并可在执行端上运行的计算机程序42。处理器40执行计算机程序42时实现上述各个机械臂分拣物品的方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101和步骤102。或者，处理器40执行计算机程序42时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图3所示模块31至33的功能。

示例性的，计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器41中，并由处理器40执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序42在机械臂4中的执行过程。例如，计算机程序42可以被分割成多个控制模块、分类模块，各模块具体功能如下：

控制模块，用于在抓取装置抓取到目标物品时，通过夹爪向目标物品施加逐渐增大的压力直至预设压力，并获取夹爪逐渐压力时的坐标变化值；

分类模块，用于根据坐标变化值和对应的阈值确定是否将目标物品从传送带上拿走。

机械臂4可包括，但不仅限于，处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是机械臂4的示例，并不构成对机械臂4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如机械臂还可以包括控制电路、伺服电机、网络接入设备、总线等。

所称处理器40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器41可以是机械臂4的内部存储单元，例如机械臂4的硬盘或内存。存储器41也可以是机械臂4的外部存储设备，例如机械臂4上配备的插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器41还可以既包括机械臂4的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器41用于存储计算机程序以及机械臂所需的其他程序和数据。存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人分拣物品的方法，用于从传送带上分拣目标物品，其特征在于，包括沿所述传送带设置的N个机械臂，各所述机械臂包括执行端和安装在所述执行端的抓取装置，所述抓取装置包括同时作用于所述目标物品侧壁上的至少两个夹爪，多个所述机械臂依次为第一机械臂、第二机械臂……第N机械臂，N为自然数，所述方法包括：

所述第X机械臂控制所述抓取装置抓取到目标物品时，通过所述夹爪向所述目标物品施加逐渐增大的压力直至第X压力，并获取所述夹爪逐渐增大压力时的第X坐标变化值；

如果所述第X坐标变化值小于或等于第X阈值，则将所述目标物品从所述传送带上取下，如果所述第X坐标变化值大于所述第X阈值，则放弃拿取；

X为小于等于N的任意自然数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述第一压力至所述第N压力，压力值逐渐增大。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在确定所述目标物品为合格类型之后，还包括：

将所述目标物品从所述传送带上取下时生成与所述目标物品对应的标记信息，并控制对应所述机械臂将所述目标物品分拣至相应的出口通道。

4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述机械臂还包括拍摄装置，在所述抓取装置抓取目标物品之前，所述方法还包括：

通过所述拍摄装置采集所述目标物品的图像信息，控制所述机械臂准确抓取所述目标物品。

5.一种机械臂分拣物品的装置，用于从传送带上分拣物品，其特征在于，包括多个机械臂，各所述机械臂包括执行端和安装在所述执行端的抓取装置，所述抓取装置包括同时作用于目标物品侧壁上的至少两个夹爪，各所述机械臂还包括：

控制模块，用于在所述抓取装置抓取到目标物品时，通过所述夹爪向所述目标物品施加逐渐增大的压力直至预设压力，并获取所述夹爪逐渐压力时的坐标变化值；

分类模块，用于根据所述坐标变化值和对应的阈值确定是否将所述目标物品从所述传送带上拿走。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，沿所述传送带排列的多个机械臂，对应的所述预设压力逐渐增大。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

生成模块，用于生成与所述目标物品对应的标记信息，将所述标记信息设置在所述目标物品上，并控制所述机械臂将设置有标记信息的目标物品分拣至相应的出口通道。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

拍摄装置，用于采集所述目标物品的图像信息，控制所述机械臂准确抓取所述目标物品。

9.一种机械臂，包括存储器、执行端、安装在所述执行端的抓取装置以及存储在所述存储器中并可在所述执行端上运行的计算机程序，其特征在于，所述执行端执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。

Images