CN110118017A - 绑扎机器人以及绑扎方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种绑扎机器人以及绑扎方法。该绑扎机器人包括移动底盘和机械臂，所述机械臂固定于所述移动底盘上，还包括：捆扎部，其安装于所述机械臂上用于绑扎；识别定位模块，用于识别网格交叉点位置信息并发送至所述控制模块；以及控制模块，用于根据所述网格交叉点位置信息控制机器人按照预设起点行驶，并通过所述机械臂驱动所述捆扎部对机器人行驶方向上的多个所述交叉点进行绑扎。本申请解决了绑扎效率低下，人力成本高的技术问题。通过本申请的机器人，可用于建筑行业，实现自动化钢筋绑扎。

Description

绑扎机器人以及绑扎方法

技术领域

本申请涉及机械、建筑领域，具体而言，涉及一种绑扎机器人以及绑扎方法。

背景技术

建筑业各工种分工明确，动作简单重复，劳动强度大，人力成本较高。

发明人发现，对于建筑行业中从事绑扎工作时大多采用半自动或全自动绑扎机，需要人工逐个绑扎，工作效率低。进一步，设备智能化程度较低。

针对相关技术中绑扎效率低下，人力成本高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种绑扎机器人以及绑扎方法，以解决绑扎效率低下，人力成本高的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种绑扎机器人。

根据本申请的绑扎机器人包括：移动底盘和机械臂，所述机械臂固定于所述移动底盘上，还包括：捆扎部，其安装于所述机械臂上用于绑扎；识别定位模块，用于识别网格交叉点位置信息并发送至所述控制模块；以及控制模块，用于根据所述网格交叉点位置信息控制机器人按照预设起点行驶，并通过所述机械臂驱动所述捆扎部对机器人行驶方向上的多个所述交叉点进行绑扎。

进一步地，所述控制模块，用于对所述识别定位模块中确定出的位于最上层网格的交叉点，通过控制所述捆扎部对对所述交叉点依此进行绑扎。

进一步地，所述控制模块还用于对机器人行驶范围进行规划，所述对机器人行驶范围进行规划的步骤包括：输入横纵最大网格数，确定机器人的预设工作范围；控制机器人在所述预设工作范围内遍历所有网格交叉点；根据所述网格交叉点坐标建立轨迹校正二维数组。

进一步地，所述控制模块还用于对机器人进行如下控制操作：控制机器人识别当前网格交叉点信息，并判断是否已完成绑扎操作；如果识别并判断未完成绑扎操作，则控制所述机械臂驱动所述捆扎部对第一排交叉点依此进行绑扎；记录绑扎个数后控制机器人继续前进；如果识别并判断前方均已完成绑扎操作，则控制机器人转向并记录转向成功的次数；继续绑扎前行，直至机器人在网格中查询遍历出所有网格交叉点已执行绑扎。

进一步地，所述识别定位模块在识别网格交叉点位置信息时包括：识别网格交叉点；根据所述网格交叉点对同一位置不同高度的网格进行识别，获取目标高度值信息；根据目标高度值信息，筛选出最高层的网格。

进一步地，用于在建筑时绑扎钢筋。

进一步地，所述识别定位模块至少包括一深度传感器。

进一步地，所述捆扎部采用自动捆扎设备。

进一步地，所述移动底盘采用平滑浅槽花纹的履带式移动底盘。

进一步地，所述机械臂采用自由度机械臂。

为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种绑扎方法。

根据本申请的绑扎方法包括：获取网格交叉点位置信息；根据所述网格交叉点位置信息控制所述绑扎机器人按照预设起点行驶，并通过所述机械臂驱动所述捆扎部对机器人行驶方向上的多个所述交叉点进行绑扎。

进一步地，在机器人按照预设起点行驶时，根据所述网格交叉点位置信息判断是否已经完成绑扎；如果根据所述网格交叉点位置信息判断未完成绑扎，则通过所述机械臂驱动所述捆扎部对机器人停止行驶并对所述交叉点进行绑扎；记录绑扎个数后控制机器人继续行驶；如果根据所述网格交叉点位置信息判断所述机器人前方多排网格中的交叉点绑扎数量满足预设绑扎要求时，则控制机器人转向；记录转向成功次数，继续绑扎直至遍历所述网格交叉点。

在本申请实施例中，采用移动底盘和机械臂，所述机械臂固定于所述移动底盘上的方式，通过捆扎部，其安装于所述机械臂上用于绑扎；识别定位模块，用于识别网格交叉点位置信息并发送至所述控制模块，达到了在控制模块用于根据所述网格交叉点位置信息控制机器人按照预设起点行驶，并通过所述机械臂驱动所述捆扎部对机器人行驶方向上的多个所述交叉点进行绑扎的目的，从而实现了自动化绑扎的技术效果，进而解决了绑扎效率低下，人力成本高的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例中的绑扎机器人结构示意图；

图2是根据本申请实施例中的绑扎机器人工作状态示意图；

图3是根据本申请另一实施例中的绑扎机器人工作状态示意图；

图4是根据本申请实施例中的对绑扎机器人进行控制流程示意图；

图5是根据本申请实施例中的绑扎机器人控制路线示意图；

图6是根据本申请实施例中的绑扎机器人绑扎处理效果示意图；

图7是根据本申请实施例中的绑扎机器人的深度传感器采集图像示意图；

图8是根据本申请实施例中的绑扎机器人的深度传感器采集图像示意图；

图9是根据本申请一优选实施例中的绑扎机器人的结构示意图；

图10是根据本申请一实施例中的绑扎机器人中的控制模块结构局部示意图；

图11是根据本申请一实施例中的绑扎机器人中的机械臂结构局部示意图；

图12是根据本申请一实施例中的绑扎机器人中的识别定位模块结构局部示意图；

图13是根据本申请一实施例中的绑扎机器人中的捆扎部结构局部示意图；

图14是根据本申请一实施例中的绑扎方法流程示意图之一；

图15是根据本申请一实施例中的绑扎方法流程示意图之二。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1、图2和图3所示，本申请实施例中的绑扎机器人100，包括：移动底盘10和机械臂20，所述机械臂20固定于所述移动底盘10上，还包括：捆扎部30，其安装于所述机械臂20上用于绑扎；识别定位模块40，用于识别网格交叉点位置信息并发送至所述控制模块50；以及控制模块50，用于根据所述网格交叉点位置信息控制机器人按照预设起点行驶，并通过所述机械臂驱动所述捆扎部对机器人行驶方向上的多个所述交叉点进行绑扎。本申请实施例中的绑扎机器人100主要包括了用于带动机器人进行移动的所述移动底盘10、用于采集并识别网格交叉点信息图像的识别定位模块40以及用于根据识别定位模块40中的识别结果控制所述机械臂20驱动所述捆扎部30进行捆扎的控制模块50。如图2所示，其中1为网格，可分为多层。

具体地，所述捆扎部30在选用时需要对扎结数和自身重量两个制约参数进行考虑。本领域技术人员可以根据实际使用场景选用重量适中并且扎结数可达3000次的捆扎设备。所述机械臂20需要支持自动度运动。本领域技术人员可以根据实际使用场景选用质量较轻且易于操作的自由度机械臂。所述移动底盘10需要能够平稳移动并具有一定的负载能力，本领域技术人员可以根据实际使用场景选用质量适中并且负载较高的机器人底盘。优选地，所述移动底盘 10采用平滑浅槽花纹的履带式移动底盘，如果在绑扎钢筋时采用平滑浅槽花纹的履带式移动底盘，可以使得所述绑扎机器人平稳地在钢筋上进行移动。

所述识别定位模块40，用于对网格交叉点进行识别，并将数据返回给所述控制模块50。本领域可技术人员可以根据实际使用场景选用深度传感器识别目标物的高度，准确筛选出当前最高层目标物的网格数据。所述控制模块 50用于根据所述网格交叉点位置信息控制机器人按照预设起点行驶，并通过所述机械臂驱动所述捆扎部对机器人行驶方向上的多个所述交叉点进行绑扎。通过所述控制模块50，机器人从起点开始依靠所述识别定位模块40识别目标网格中交叉点并对行驶方向前的多个交叉点进行绑扎。同时所述控制模块50 还用于记录前进方格数、已绑扎数和转向次数。

从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：

在本申请实施例中，采用移动底盘和机械臂，所述机械臂固定于所述移动底盘上的方式，通过捆扎部，其安装于所述机械臂上用于绑扎；识别定位模块，用于识别网格交叉点位置信息并发送至所述控制模块，达到了在控制模块用于根据所述网格交叉点位置信息控制机器人按照预设起点行驶，并通过所述机械臂驱动所述捆扎部对机器人行驶方向上的多个所述交叉点进行绑扎的目的，从而实现了自动化绑扎的技术效果，进而解决了绑扎效率低下，人力成本高的技术问题。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，如图3所示，所述控制模块 50，用于对所述识别定位模块中确定出的位于最上层网格的交叉点，通过控制所述捆扎部对对所述交叉点依此进行绑扎。本申请中的绑扎机器人100位于最上层网格的交叉点，通过控制所述捆扎部对对所述交叉点依此进行绑扎的操作。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，所述控制模块50还用于对机器人行驶范围进行规划，所述对机器人行驶范围进行规划的步骤包括：输入横纵最大网格数，确定机器人的预设工作范围；控制机器人在所述预设工作范围内遍历所有网格交叉点；根据所述网格交叉点坐标建立轨迹校正二维数组。

具体地，以绑扎钢筋为例。规定起点和工作范围后，本申请实施例中的绑扎机器人从起点开始依靠视觉识别钢筋网格交叉点并对行驶方向前的多个个交叉点进行绑扎，同时记录前进方格数、已绑扎数和转向次数。规划机器人行进工作范围：输入横纵最大方格数，圈定机器人工作范围，机器人通过遍历算法，完全遍历工作范围内各网格交叉点，并通过构建二维数组用于轨迹纠正。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，如图4所示，所述控制模块还用于对机器人进行如下控制操作：

步骤102，控制机器人识别当前网格交叉点信息，并判断是否已完成绑扎操作；

步骤104，如果识别并判断未完成绑扎操作，则控制所述机械臂驱动所述捆扎部对第一排交叉点依此进行绑扎；

步骤106，记录绑扎个数后控制机器人继续前进；

步骤108，如果识别并判断前方均已完成绑扎操作，则控制机器人转向并记录转向成功的次数；

步骤110，继续绑扎前行，直至机器人在网格中查询遍历出所有网格交叉点已执行绑扎。

具体地，以绑扎钢筋为例。如图5所示，在本申请实施例中的所述控制模块50对机器人进行控制时，在工作开始前，需保证最外围两圈钢筋交叉点已经绑扎完毕；工作开始时，将机器人放置在起点位置，机器人识别前方交叉点，判断是否已经绑扎，如果未经绑扎，机械臂携带自动绑扎设备对第一排交叉点依此进行绑扎，记录绑扎个数，执行过后向正前方前进。如图6所示，圆圈部分为已绑扎的交叉点。当机器人识别到前方多排均已绑扎时，机器人开始向右旋转，同时图像校验钢筋分布角度，帮助机器人校正位置，使机器人旋转90度，记录转向成功次数，继续绑扎前行，直至绑扎结束。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，所述识别定位模块40在识别网格交叉点位置信息时包括：识别网格交叉点；根据所述网格交叉点对同一位置不同高度的网格进行识别，获取目标高度值信息；根据目标高度值信息，筛选出最高层的网格。

具体地，以绑扎钢筋为例。通过所述识别定位模块40中的深度摄像头对钢筋网格交叉点进行识别，并将数据返回给控制系统驱动机械臂末端下降至当前层钢筋上方指定位置处，进行绑扎。由于施工环境中钢筋层数不定，同一位置不同高度的钢筋会进行干扰，可利用深度摄像头中的深度数据进行筛选。

如图7所示为下层钢管所在位置，所述识别定位模块40中的深度传感器反馈距离为60.1cm，和图8所示为上层钢管所在位置，深度传感器反馈距离为58.4cm。可通过深度传感器识别钢筋的高度，从而准确筛选出当前最高层钢筋网格数据。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

根据本申请实施例，还提供了一种绑扎机器人，可用于钢筋绑扎。如图9 至13所示，绑扎机器人包括：移动底盘10和机械臂20，所述机械臂20固定于所述移动底盘10上，还包括：捆扎部30，其安装于所述机械臂20上用于绑扎；识别定位模块40，用于识别网格交叉点位置信息并发送至所述控制模块50；以及控制模块50，用于根据所述网格交叉点位置信息控制机器人按照预设起点行驶，并通过所述机械臂20驱动所述捆扎部30对机器人行驶方向上的多个所述交叉点进行绑扎。如图9所述，所述移动底盘10采用履带式移动底盘103。如图9所示，所述钢筋捆扎机器人结构包括机械臂201、机械臂安装支架202、履带车103、捆扎机钣金支架301、捆扎机302、深度传感器401、线圈403、线圈固定轴404、深度传感器安装支架402、悬挂柱203、微型主机 501、微型主机安装架502。

如图10所示，在本申请的实施例中，具体地，在所述控制模块50中至少包括一个微型主机501。安装时，通过螺丝将所述微型主机501固定在微型主机安装支架502上，再将所述微型主机安装支架502通过螺丝固定在履带车 103的框架上。

如图11所示，在本申请的实施例中，具体地，在所述机械臂20至少包括一个机械臂201。在所述机械臂201上采用自由度机械臂。优选地，可以采用 4自由度机械臂。安装时，通过螺丝将所述机械臂安装支架202、所述悬挂柱 203和所述机械臂201固定，再将所述机械臂安装支架202通过螺丝固定在履带车103的框架上。

如图12所示，在本申请的实施例中，具体地，所述识别定位模块40至少包括一深度传感器401。安装时，通过螺丝将所述深度传感器401固定在所述深度传感器安装支架402上，所述线圈403和所述线圈固定轴404穿过线圈中心安装在所述深度传感器支架402的侧面。所述深度传感器安装支架402通过螺丝固定在所述机械臂202的安装支架上。

如图13所示，在本申请的实施例中，具体地，所述捆扎部30采用自动捆扎设备302，捆扎机钣金支架301包覆在所述捆扎机302的两侧，通过螺丝固定。捆扎机钣金件支架301上部通过螺丝安装在机械臂201的末端关节法兰盘上。

在本申请的另一实施例中，还提供了一种绑扎方法，如图14所示，用于所述的绑扎机器人，所述方法包括：

步骤S1，获取网格交叉点位置信息；

具体地，通过所述绑扎机器人中的所述识别定位模块40，可以识别网格交叉点位置信息并发送至所述控制模块50。

步骤S2，根据所述网格交叉点位置信息控制所述绑扎机器人按照预设起点行驶，并通过所述机械臂驱动所述捆扎部对机器人行驶方向上的多个所述交叉点进行绑扎。

通过所述绑扎机器人中所述控制模块50用于根据所述网格交叉点位置信息控制机器人按照预设起点行驶，并通过所述机械臂驱动所述捆扎部对机器人行驶方向上的多个所述交叉点进行绑扎。通过所述控制模块50，机器人从起点开始依靠所述识别定位模块40识别目标网格中交叉点并对行驶方向前的多个交叉点进行绑扎。同时所述控制模块50还用于记录前进方格数、已绑扎数和转向次数。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，如图15所示，根据所述网格交叉点位置信息控制所述绑扎机器人按照预设起点行驶，并通过所述机械臂驱动所述捆扎部对机器人行驶方向上的多个所述交叉点进行绑扎包括：

步骤S21，在机器人按照预设起点行驶时，根据所述网格交叉点位置信息判断是否已经完成绑扎；

步骤S22，如果根据所述网格交叉点位置信息判断未完成绑扎，则通过所述机械臂驱动所述捆扎部对机器人停止行驶并对所述交叉点进行绑扎；

步骤S23，记录绑扎个数后控制机器人继续行驶；

步骤S24，如果根据所述网格交叉点位置信息判断所述机器人前方多排网格中的交叉点绑扎数量满足预设绑扎要求时，则控制机器人转向；

步骤S25，记录转向成功次数，继续绑扎直至遍历所述网格交叉点。

具体地，以绑扎钢筋为例。如图5所示，在本申请实施例中的所述控制模块50对机器人进行控制时，在工作开始前，需保证最外围两圈钢筋交叉点已经绑扎完毕；工作开始时，将机器人放置在起点位置，机器人识别前方交叉点，判断是否已经绑扎，如果未经绑扎，机械臂携带自动绑扎设备对第一排交叉点依此进行绑扎，记录绑扎个数，执行过后向正前方前进。如图6所示，圆圈部分为已绑扎的交叉点。当机器人识别到前方多排均已绑扎时，机器人开始向右旋转，同时图像校验钢筋分布角度，帮助机器人校正位置，使机器人旋转90度，记录转向成功次数，继续绑扎前行，直至绑扎结束。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种绑扎机器人，其特征在于，包括：移动底盘和机械臂，所述机械臂固定于所述移动底盘上，还包括：

捆扎部，其安装于所述机械臂上用于绑扎；

识别定位模块，用于识别网格交叉点位置信息并发送至控制模块；以及

控制模块，用于根据所述网格交叉点位置信息控制机器人按照预设起点行驶，并通过所述机械臂驱动所述捆扎部对机器人行驶方向上的多个所述交叉点进行绑扎。

2.根据权利要求1所述的绑扎机器人，其特征在于，所述控制模块，用于对所述识别定位模块中确定出的位于最上层网格的交叉点，通过控制所述捆扎部对对所述交叉点依此进行绑扎。

3.根据权利要求1所述的绑扎机器人，其特征在于，所述控制模块还用于对机器人行驶范围进行规划，所述对机器人行驶范围进行规划的步骤包括：

输入横纵最大网格数，确定机器人的预设工作范围；

控制机器人在所述预设工作范围内遍历所有网格交叉点；

根据所述网格交叉点坐标建立轨迹校正二维数组。

4.根据权利要求1所述的绑扎机器人，其特征在于，所述控制模块还用于对机器人进行如下控制操作：

控制机器人识别当前网格交叉点信息，并判断是否已完成绑扎操作；

如果识别并判断未完成绑扎操作，则控制所述机械臂驱动所述捆扎部对所述交叉点依此进行绑扎；

记录绑扎个数后控制机器人继续前进；

如果识别并判断前方均已完成绑扎操作，则控制机器人转向并记录转向成功的次数；

继续绑扎前行，直至机器人在网格中查询遍历出所有网格交叉点已执行绑扎。

5.根据权利要求1所述的绑扎机器人，其特征在于，所述识别定位模块在识别网格交叉点位置信息时包括：

识别网格交叉点；

根据所述网格交叉点对同一位置不同高度的网格进行识别，获取目标高度值信息；

根据目标高度值信息，筛选出最高层的网格。

6.根据权利要求1所述的绑扎机器人，其特征在于，所述捆扎部采用自动捆扎设备。

7.根据权利要求1所述的绑扎机器人，其特征在于，所述移动底盘采用平滑浅槽花纹的履带式移动底盘。

8.根据权利要求1所述的绑扎机器人，其特征在于，所述机械臂采用自由度机械臂。

9.一种绑扎方法，其特征在于，用于如权利要求1至8任一项所述的绑扎机器人，所述方法包括：

获取网格交叉点位置信息；

根据所述网格交叉点位置信息控制所述绑扎机器人按照预设起点行驶，并通过所述机械臂驱动所述捆扎部对机器人行驶方向上的多个所述交叉点进行绑扎。

10.根据权利要求9所述的绑扎方法，其特征在于，根据所述网格交叉点位置信息控制所述绑扎机器人按照预设起点行驶，并通过所述机械臂驱动所述捆扎部对机器人行驶方向上的多个所述交叉点进行绑扎包括：

在机器人按照预设起点行驶时，根据所述网格交叉点位置信息判断是否已经完成绑扎；

如果根据所述网格交叉点位置信息判断未完成绑扎，则通过所述机械臂驱动所述捆扎部对机器人停止行驶并对所述交叉点进行绑扎；

记录绑扎个数后控制机器人继续行驶；

如果根据所述网格交叉点位置信息判断所述机器人前方多排网格中的交叉点绑扎数量满足预设绑扎要求时，则控制机器人转向；

记录转向成功次数，继续绑扎直至遍历所述网格交叉点。