CN109093599A - 一种抓取示教方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抓取示教方法及系统，其中，抓取示教方法包括：在接收到拖动示教指令时，启动拖动示教系统，以使操作员通过拖动机器人末端引导机器人的末端执行器抓取参考工件；在所述末端执行器抓取所述参考工件时，记录所述末端执行器的抓取位姿和抓取力。本发明解决了抓取工件时导入模型工作量大、难于指定抓取点及抓取不稳定的问题，提高了机器人三维视觉抓取系统的部署速度。

Description

一种抓取示教方法及系统

技术领域

本发明实施例涉及示教技术领域，尤其涉及一种抓取示教方法及系统。

背景技术

由于人工智能技术的发展，对于机器人的自动化要求逐渐变高，这就要求机器人能够根据人的指令对物体进行自主的抓取以及搬运等操作。

目前，在流水线上利用机器人抓取工件时，都是通过摄像头获取工件图像数据，并通过图像处理等方式进行工件的定位及抓取。但是，现有技术的这种机器人视觉抓取方法具有若干缺点。具体地，该机器人视觉抓取方法需要很大的计算量，需要从照片信息计算出产品尺寸和产品位置。其次，由于计算过程复杂，从而导致操作的时效性较差。最后，无法对工件的抓取点进行定位，只能进行粗略地抓取，容易损伤工件，且抓取力参数不易设置，抓取力较小，工件容易滑落，抓取力较大，容易抓伤工件，导致抓取不稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种抓取示教方法及系统，以解决抓取工件时导入模型工作量大、难于指定抓取点及抓取不稳定的问题，提高机器人三维视觉抓取系统的部署速度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种抓取示教方法，包括：

在接收到拖动示教指令时，启动拖动示教系统，以使操作员通过拖动机器人末端引导机器人的末端执行器抓取参考工件；

在所述末端执行器抓取所述参考工件时，记录所述末端执行器的抓取位姿和抓取力。

进一步地，记录所述末端执行器的抓取位姿，包括：

以所述机器人的底座为原点，建立机器人基坐标系；

确定所述末端执行器在所述机器人基坐标系下的第一抓取位姿；

以所述参考工件的几何中心为原点，重设工件坐标系；

将所述第一抓取位姿变换至所述工件坐标系中，并保存为在所述工件坐标系下的第二抓取位姿。

进一步地，将所述抓取位姿变换至所述工件坐标系中，包括：

通过三维平移变换和三维旋转变换将所述抓取位姿变换至所述工件坐标系中。

另一方面，本发明实施例提供了一种抓取示教系统，包括机器人、参考工件和处理器；

所述机器人配置有拖动示教系统且包括机器人末端和设置于所述机器人末端的末端执行器，其中，所述拖动示教系统用于实现通过拖动所述机器人末端对所述参考工件进行抓取示教；

所述处理器用于在接收到拖动示教指令时，启动所述拖动示教系统，并在所述末端执行器抓取所述参考工件时，记录所述末端执行器的抓取位姿和抓取力。

进一步地，所述处理器包括：

机器人基坐标系建立模块，用于以所述机器人的底座为原点，建立机器人基坐标系；

第一抓取位姿确定模块，用于确定所述末端执行器在所述机器人基坐标系下的第一抓取位姿；

工件坐标系重设模块，用于以所述参考工件的几何中心为原点，重设工件坐标系；

第二抓取位姿生成模块，用于将所述第一抓取位姿变换至所述工件坐标系中，并保存为在所述工件坐标系下的第二抓取位姿。

进一步地，所述第二抓取位姿生成模块具体用于：

通过三维平移变换和三维旋转变换将所述抓取位姿变换至所述工件坐标系中。

进一步地，所述机器人上还设置有拖动示教按钮和功能按钮；

在按下所述拖动示教按钮时，所述拖动示教系统启动；

在按下所述功能按钮时，所述处理器记录所述末端执行器的抓取位姿和抓取力。

本发明的有益效果是：本发明提供的抓取示教方法及系统，利用机器人的拖动示教系统，通过拖动机器人末端来引导机器人的末端执行器对参考工件进行抓取示教，并在末端执行器抓取参考工件时，记录末端执行器的抓取位姿和抓取力。可在之后的正常流水线上抓取与参考工件相同的工件时，根据记录的抓取位姿和抓取力确定流水线上工件抓取点的位置、工件抓取方式和工件抓取力度，实现对工件的精准且稳定可靠地抓取，解决了抓取工件时导入模型工作量大、难于指定抓取点及抓取不稳定的问题，提高了机器人三维视觉抓取系统的部署速度。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其他特征和优点，附图中：

图1是本发明实施例提供的抓取示教方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的抓取示教系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的拖动机器人末端的示意图；

图4是图2中区域A的放大示意图；

图5是本发明实施例提供的拖动机器人末端吸取参考工件时的示意图；

图6是本发明实施例提供的拖动机器人末端夹取参考工件时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的抓取示教方法的流程示意图。该方法适用于对可抓取的工件进行抓取示教的情况，该方法可以由抓取示教系统来执行。如图1所示，该抓取示教方法包括：

步骤110、在接收到拖动示教指令时，启动拖动示教系统，以使操作员通过拖动机器人末端引导机器人的末端执行器抓取参考工件。

其中，参考工件为一合格的工件样品。本实施例中，机器人在接收到拖动示教指令(如机器人上的拖动示教按钮被按下)时，启动拖动示教系统，此时，操作员可通过拖动机器人末端引导机器人的末端执行器抓取参考工件。

示例性的，本实施例可使用具有拖动示教系统的机器人实现抓取点拖动示教，以得到抓取位姿和抓取力。其中，机器人可以为6自由度关节型机器人，该机器人由一系列连杆串联组成，连杆之间的机器人关节由驱动器驱动控制，关节的相对运动带动连杆运动，到达指定位置以实现所需位姿。本实施例可利用机器人力控拖动技术，通过拖动机器人末端来调整对参考工件的抓取位置。由此，仅需通过人眼观察便可精准地确定参考工件上可抓取点的位置，从而通过抓取点拖动示教准确地得到可抓取点的位置信息，无需在参考工件的表面贴附抓取点标记，进而避免了通过拍摄图像对可抓取点进行识别与定位，节省了图像拍摄、图像处理与图像识别的时间，提高了机器人三维视觉抓取系统的部署速度。

步骤120、在末端执行器抓取参考工件时，记录末端执行器的抓取位姿和抓取力。

其中，抓取位姿包括抓取位置和抓取姿态，抓取位置体现了参考工件可抓取点的位置，抓取姿态体现了抓取工件的方式，如夹取或吸取。

示例性的，机器人上可设置有功能按钮，在确认末端执行器的抓取位置位于参考工件的可抓取点处，且能刚好牢固抓取参考工件时，按下(本实施例包括但不限于双击操作，也可以为单击或长按等操作)该功能按钮，可记录末端执行器的抓取位姿和抓取力。如此，一一记录末端执行器抓取参考工件上各可抓取点时的抓取位姿和抓取力。

具体的，在记录末端执行器的抓取位姿时，预先以机器人的底座为原点，建立机器人基坐标系；确定末端执行器在机器人基坐标系下的第一抓取位姿；再以参考工件的几何中心为原点，重设工件坐标系；将第一抓取位姿变换至工件坐标系中，可选的，可通过三维平移变换和三维旋转变换将所述抓取位姿变换至所述工件坐标系中，并保存为在工件坐标系下的第二抓取位姿，将该第二抓取位姿记录为最终的末端执行器的抓取位姿，以在之后根据该抓取位姿和上述抓取力确定流水线上工件抓取点的位置、工件抓取方式和工件抓取力度。需要说明的是，在重设工件坐标系时，也可以以工件承载台上的一点为原点。

本实施例提供的抓取示教方法，利用机器人的拖动示教系统，通过拖动机器人末端来引导机器人的末端执行器对参考工件进行抓取示教，并在末端执行器抓取参考工件时，记录末端执行器的抓取位姿和抓取力。可在之后的正常流水线上抓取与参考工件相同的工件时，根据记录的抓取位姿和抓取力确定流水线上工件抓取点的位置、工件抓取方式和工件抓取力度，实现对工件的精准且稳定可靠地抓取，解决了抓取工件时导入模型工作量大、难于指定抓取点及抓取不稳定的问题，提高了机器人三维视觉抓取系统的部署速度。

另外，本发明实施例还提供了一种抓取示教系统，图4是本发明实施例提供的抓取示教系统的结构示意图。如图4所示，该抓取示教系统包括机器人10、参考工件20和处理器(图中未示出，可集成于机器人10中，也可设置于一远程终端中)。

其中，机器人10配置有拖动示教系统(图中未示出)且包括机器人末端11和设置于机器人末端11的末端执行器15，其中，拖动示教系统用于实现通过拖动机器人末端11对参考工件20进行抓取示教(参考图3)；参考工件20可放置于工件承载台30上。

处理器用于在接收到拖动示教指令时，启动拖动示教系统，并在末端执行器15抓取参考工件时，记录末端执行器15的抓取位姿和抓取力。

可选的，上述处理器可包括：

机器人基坐标系建立模块，用于以机器人10的底座为原点，建立机器人基坐标系；

第一抓取位姿确定模块，用于确定末端执行器15在机器人基坐标系下的第一抓取位姿；

工件坐标系重设模块，用于以参考工件20的几何中心为原点，重设工件坐标系；

第二抓取位姿生成模块，用于将第一抓取位姿变换至工件坐标系中，并保存为在工件坐标系下的第二抓取位姿。

可选的，第二抓取位姿生成模块具体用于：

通过三维平移变换和三维旋转变换将抓取位姿变换至工件坐标系中。

可选的，如图4所示，机器人上还设置有拖动示教按钮13和功能按钮14；示例性的，拖动示教按钮13和功能按钮14设置于上述机器人末端11上。

在按下拖动示教按钮13时，拖动示教系统启动；操作员可通过拖动机器人末端11引导机器人10的末端执行器15抓取参考工件20。

在按下功能按钮14时，处理器记录末端执行器15的抓取位姿和抓取力。

通常，抓取操作可包括吸取操作和夹取操作，通过吸盘执行器来执行吸取操作，通过夹爪执行器来执行夹取操作。如图5所示，针对可吸取的参考工件20，机器人10的末端执行器为吸盘执行器15，通过抓取点拖动示教将吸盘执行器15的吸盘与参考工件20的可吸取点(无实体标记，可由操作人员直接识别)的上下对准，可实现对参考工件20的精准吸取；如图6所示，针对可夹取的参考工件20，机器人10的末端执行器为夹爪执行器16，通过抓取点拖动示教将夹爪执行器16的夹爪与参考工件20的可夹取点(无实体标记，可由操作人员直接识别)的水平向对准，可实现对参考工件20的精准夹取。

相应的，抓取姿态可包括吸取和夹取，在获取抓取位姿和抓取力后，在保存可抓取点坐标数据时可用不同的标志来区分不同类型的可抓取点。

本实施例提供的抓取示教系统，与本发明任意实施例所提供的抓取示教方法属于同一发明构思，可执行本发明任意实施例所提供的抓取示教方法，具备相应的功能和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例提供的抓取示教方法。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种抓取示教方法，其特征在于，包括：

在接收到拖动示教指令时，启动拖动示教系统，以使操作员通过拖动机器人末端引导机器人的末端执行器抓取参考工件；

在所述末端执行器抓取所述参考工件时，记录所述末端执行器的抓取位姿和抓取力。

2.根据权利要求1所述的抓取示教方法，其特征在于，记录所述末端执行器的抓取位姿，包括：

以所述机器人的底座为原点，建立机器人基坐标系；

确定所述末端执行器在所述机器人基坐标系下的第一抓取位姿；

以所述参考工件的几何中心为原点，重设工件坐标系；

将所述第一抓取位姿变换至所述工件坐标系中，并保存为在所述工件坐标系下的第二抓取位姿。

3.根据权利要求2所述的抓取示教方法，其特征在于，将所述抓取位姿变换至所述工件坐标系中，包括：

通过三维平移变换和三维旋转变换将所述抓取位姿变换至所述工件坐标系中。

4.一种抓取示教系统，其特征在于，包括机器人、参考工件和处理器；

所述机器人配置有拖动示教系统且包括机器人末端和设置于所述机器人末端的末端执行器，其中，所述拖动示教系统用于实现通过拖动所述机器人末端对所述参考工件进行抓取示教；

所述处理器用于在接收到拖动示教指令时，启动所述拖动示教系统，并在所述末端执行器抓取所述参考工件时，记录所述末端执行器的抓取位姿和抓取力。

5.根据权利要求4所述的抓取示教系统，其特征在于，所述处理器包括：

机器人基坐标系建立模块，用于以所述机器人的底座为原点，建立机器人基坐标系；

第一抓取位姿确定模块，用于确定所述末端执行器在所述机器人基坐标系下的第一抓取位姿；

工件坐标系重设模块，用于以所述参考工件的几何中心为原点，重设工件坐标系；

第二抓取位姿生成模块，用于将所述第一抓取位姿变换至所述工件坐标系中，并保存为在所述工件坐标系下的第二抓取位姿。

6.根据权利要求5所述的抓取示教系统，其特征在于，所述第二抓取位姿生成模块具体用于：

通过三维平移变换和三维旋转变换将所述抓取位姿变换至所述工件坐标系中。

7.根据权利要求4所述的抓取示教系统，其特征在于，所述机器人上还设置有拖动示教按钮和功能按钮；

在按下所述拖动示教按钮时，所述拖动示教系统启动；

在按下所述功能按钮时，所述处理器记录所述末端执行器的抓取位姿和抓取力。