CN109775376A - 不规则随机物料的机器人拆垛方法 - Google Patents

Abstract

一种不规则随机物料的机器人拆垛方法，包括：a、通过设在堆垛上方的3D相机拍摄整个堆垛，基于3D相机拍摄到的图像信息，按照预设的选择策略选择堆垛的其中一个物料作为取料对象；b、确定取料对象的取料点坐标；c、机器人根据取料点坐标吸起取料对象，并将取料对象移至预先指定的中间位置；d、拍摄取料对象的侧面图像，确定取料对象的高度，进而确定取料对象的放料点坐标；e、机器人按照放料点坐标将取料对象移动至放料点，并放下取料对象；f、重复步骤a至步骤e，直至将堆垛的所有物料均移动至放料点。本发明实现了用机器人对大小不规则的物料随机堆置而成的堆垛进行拆垛。

Description

不规则随机物料的机器人拆垛方法

技术领域

本发明涉及机器人拆垛技术。

背景技术

物流业中，经常会应用到码垛和拆垛。当货物到达，需要进行卸货作业，这时一般使用叉车将货物叉下，然后工人进行人工拆垛。有的场合也会使用机器人进行拆垛作业。

机器人代替工人进行拆垛作业效率高、成本低，但是需要提前知道垛型。为了解决未知物料垛型的问题，工业中往往会利用各种传感器去对垛进行解析，以掌握垛上货物的类型，从而计算抓取点，让机器人去作业。但是，目前的机器人拆垛方案针对的都是规整垛型。当垛型变得完全随机，物料尺寸也完全无序随机，用机器人拆垛将变得十分困难，主要还是由工人进行人工作业。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种不规则随机物料的机器人拆垛方法，其可实现用机器人对大小不规则的物料随机堆置而成的堆垛进行拆垛。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

本发明提供了一种不规则随机物料的机器人拆垛方法，包括：

a、通过设在堆垛上方的3D相机拍摄整个堆垛，基于3D相机拍摄到的图像信息，按照预设的选择策略选择堆垛的其中一个物料作为取料对象；

b、确定取料对象的取料点坐标；

c、机器人根据取料点坐标吸起取料对象，并将取料对象移至预先指定的中间位置；

d、拍摄取料对象的侧面图像，确定取料对象的高度，进而确定取料对象的放料点坐标；

e、机器人按照放料点坐标将取料对象移动至放料点，并放下取料对象；

f、重复步骤a至步骤e，直至将堆垛的所有物料均移动至放料点。

本发明至少具有以下优点和特点：

本发明实现了用机器人对大小不统一、随机放置的物料进行拆垛，从而减轻了工人的工作量，并提高了对大小不统一、随机放置的物料进行拆卸的效率。

附图说明

图1示出了根据本发明第一实施例的不规则随机物料的机器人拆垛方法的流程示意图。

图2示出了用于实施根据本发明第二实施例的不规则随机物料的机器人拆垛方法的设备的控制原理框图。

图3示出了根据本发明第二实施例的不规则随机物料的机器人拆垛方法的实施现场示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

请参阅图1。根据本发明第一实施例的不规则随机物料的机器人拆垛方法，包括以下步骤：

a、通过设在堆垛上方的3D相机拍摄整个堆垛，基于3D相机拍摄到的图像信息，按照预设的选择策略选择堆垛的其中一个物料作为取料对象；

b、确定取料对象的取料点坐标；

c、机器人根据取料点坐标吸起取料对象，并将取料对象移至预先指定的中间位置；

d、拍摄取料对象的侧面图像，确定取料对象的高度，进而确定取料对象的放料点坐标；

e、机器人按照放料点坐标将取料对象移动至放料点，并放下物料；

f、重复步骤a至步骤e，直至将堆垛的所有物料均移动至放料点。

在本实施例中，选择策略为当堆垛中距离地面最高的物料与其余每个物料之间的高度差超出预定的高度差范围时，则将距离地面最高的物料作为取料对象；当堆垛中存在若干物料（若干的含义为一个或多个）与距离地面最高的物料之间的高度差在所述预定的高度差范围之内时，则在该若干物料和最高物料中选择距离放料点最近的一个物料作为取料对象。预定的高度差范围为0～40mm。

在所述的步骤b中，当机器人的吸盘面积小于取料对象的顶面面积时，则将取料对象顶面的中心点坐标作为取料点坐标；当机器人的吸盘面积大于取料对象的顶面面积时，所确定的取料点坐标应保证吸盘的一侧与取料对象吸合，未与取料对象接触的吸盘另一侧朝向堆垛的外侧，以确保拆垛时不碰到其他物料。

采用上述的选择策略以及取料点坐标的确定方式，可以保证：

1、机器人取料时不会碰到周围物料；

2、机器人的吸盘只吸取所需物料，不会同时吸到多个物料；

3、在机器人吸完一个物料后，可以保证垛上剩余的物料被继续吸取。

在其它的实施方式中，所述的选择策略也可以是将堆垛中距离地面最高的物料作为取料对象。

图2示出了用于实施根据本发明第二实施例的不规则随机物料的机器人拆垛方法的设备的控制原理框图。图3示出了根据本发明第二实施例的不规则随机物料的机器人拆垛方法的实施现场示意图。本发明第二实施例是对第一实施例的具体细化。

请参阅图2和图3，在堆垛9的上方设有第一3D相机11，第二3D相机12用于拍摄移至中间位置的取料对象的侧面图像。第二3D相机12不限于固定在某个位置，也可以设置在机器人末端的法兰上。第一3D相机11和第二3D相机12分别与图像处理器13通信连接（例如可通过Socket进行通信）。机器人包括机器人控制器21和机器人本体22，图像处理器13与机器人控制器21通信连接，机器人控制器21用于控制机器人本体22的动作。放料点P1位于输送机构8上的一预定位置，该预定位置的X坐标和Y坐标是确定的，因此只需要测量取料对象的高度，就能确定放料点的Z坐标，从而保证放料点的高度。放料点物料检测传感器3用于检测放料点P1处有无物料，在检测到放料点P1处没有物料时向机器人控制器21发送放料点空闲信号。在本实施例中，输送机构8为辊道输送线，放料点P1位于输送机构8的入口处；放料点物料检测传感器为光电传感器。可选地，该光电传感器为对射型光电传感器。

在本实施例中，堆垛9中的物料91为长方体箱子或正方体箱子。

根据本发明第二实施例的不规则随机物料的机器人拆垛方法，包括以下步骤：

a、通过设在堆垛9上方的第一3D相机11拍摄整个堆垛9，并将拍摄到的图像发送给图像处理器13，图像处理器13基于第一3D相机11拍摄的图像信息获得堆垛中的物料的空间位置信息，该空间位置信息包括物料距离地面的高度信息、物料的大小、形状信息、在世界坐标系下的X轴、Y轴和Z轴的坐标值等。由于第一3D相机11位于堆垛9的上方，其可以拍摄到处于堆垛上方的物料的图像信息。图像处理器13基于该图像信息可以知道堆垛的所有物料中谁距离地面最高，也可以知道处于堆垛上方的物料的具体形状、大小、在世界坐标系下的X轴、Y轴和Z轴的坐标值等。然后图像处理器13会按照预设的选择策略选择堆垛9的其中一个物料作为取料对象；如第一实施例所述，该预设的选择策略是与物料距离地面的高度相关的；

b、图像处理器13通过计算确定取料对象的取料点坐标，并将取料点坐标发送给机器人控制器21；

c、机器人控制器21根据取料点坐标控制机器人本体22的吸盘221吸起取料对象（即箱子），并将取料对象移至预先指定的中间位置；

d、通过第二3D相机12拍摄取料对象的侧面图像，将拍摄到的图像发送给图像处理器13，图像处理器13根据第二3D相机12拍摄到的图像确定取料对象的高度，进而确定取料对象的放料点坐标，然后将该放料点坐标发送给机器人控制器21；

e、机器人控制器21在接收到放料点物料检测传感器3发送的放料点空闲信号时，控制机器人本体22按照放料点坐标将取料对象移动至输送机构8的放料点，并放下取料对象；输送机构8会将放到放料点的取料对象输送到其它地方；

f、重复步骤a至步骤e，直至将堆垛的所有物料均移动至放料点。

进一步地，可通过一外部传感器监测环境，发送拆垛信号机器人控制器21。机器人控制器21收到该拆垛信号后，通过网口发出命令给图像处理器13，图像处理器13触发第一3D相机11拍照。

本发明实现了用机器人对大小不统一、随机放置的物料进行拆垛，从而减轻了工人的工作量，并提高了拆垛效率。

Claims (9)

1.不规则随机物料的机器人拆垛方法，其特征在于，包括：

a、通过设在堆垛上方的3D相机拍摄整个堆垛，基于3D相机拍摄到的图像信息，按照预设的选择策略选择堆垛的其中一个物料作为取料对象；

b、确定所述取料对象的取料点坐标；

c、机器人根据所述取料点坐标吸起所述取料对象，并将取料对象移至预先指定的中间位置；

d、拍摄所述取料对象的侧面图像，确定取料对象的高度，进而确定取料对象的放料点坐标；

e、所述机器人按照所述放料点坐标将所述取料对象移动至放料点，并放下取料对象；

f、重复步骤a至步骤e，直至将堆垛的所有物料均移动至放料点。

2.根据权利要求1所述的不规则随机物料的机器人拆垛方法，其特征在于，所述的选择策略为当堆垛中距离地面最高的物料与其余每个物料之间的高度差均超出预定的高度差范围时，则将距离地面最高的物料作为取料对象；当堆垛中存在若干物料与距离地面最高的物料之间的高度差在所述预定的高度差范围之内时，则在该若干物料和最高物料中选择距离所述放料点最近的一个物料作为取料对象。

3.根据权利要求2所述的不规则随机物料的机器人拆垛方法，其特征在于，所述预定的高度差范围为0～40mm。

4.根据权利要求1所述的不规则随机物料的机器人拆垛方法，其特征在于，在所述的步骤b中，当机器人的吸盘面积小于取料对象的顶面面积时，则将取料对象顶面的中心点坐标作为取料点坐标；当机器人的吸盘面积大于取料对象的顶面面积时，所确定的取料点坐标应保证吸盘的一侧与取料对象吸合，未与取料对象接触的吸盘另一侧朝向堆垛的外侧。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的不规则随机物料的机器人拆垛方法，其特征在于，在所述的步骤a中，通过第一3D相机拍摄整个堆垛，并将拍摄到的图像发送给图像处理器，所述图像处理器按照预设的选择策略选择堆垛的其中一个物料作为取料对象；

在所述的步骤b中，所述图像处理器确定所述取料对象的取料点坐标，并将所述取料点坐标发送给机器人控制器。

6.根据权利要求5所述的不规则随机物料的机器人拆垛方法，其特征在于，在所述的步骤d中，通过第二3D相机拍摄所述取料对象的侧面图像，所述第二3D相机将拍摄到的图像发送给所述图像处理器，所述图像处理器根据第二3D相机拍摄到的图像确定取料对象的高度，确定取料对象的放料点坐标，并将放料点坐标发送给机器人控制器。

7.根据权利要求1所述的不规则随机物料的机器人拆垛方法，其特征在于，所述放料点位于所述输送机构上的一预定位置；

在所述的步骤e中，所述机器人在接收到放料点物料检测传感器发送的放料点空闲信号时，才按照所述放料点坐标将所述取料对象移动至放料点，并放下物料；其中，所述的放料点物料检测传感器在检测到放料点处没有物料时向机器人发送放料点空闲信号。

8.根据权利要求7所述的不规则随机物料的机器人拆垛方法，其特征在于，所述的输送机构为辊道输送线；所述的放料点物料检测传感器为光电传感器。

9.根据权利要求1所述的不规则随机物料的机器人拆垛方法，其特征在于，所述的物料为长方体箱子或正方体箱子。