CN110239869A - 一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置及其使用方法，装置包括升降式滑台机构、双臂搬运机构、移动机构、双目视觉检测机构和报警器，升降式滑台机构固定设在移动机构上；双目视觉检测机构设在升降式滑台机构的底部；双臂搬运机构设在升降式滑台机构上部，并在升降式滑台机构上进行上下滑动；所述移动机构，用于控制整个移动双臂搬运装置的前进运动与方向变化；所述双目视觉检测机构用于精确识别定位货物的位置与大小；所述升降式滑台机构与双臂搬运机构协同作用，对所搬运货物的大小与高度进行调节，实现自适应搬运；所述报警器设在移动机构的一端，与双目视觉检测机构无线通信连接，用于根据货物的大小与重量进行超限预警。

Description

一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及库房移动搬运技术领域，具体涉及一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置及其使用方法。

背景技术

工厂库房中货物的有序摆放，一般需要大量的人力搬运，而减少雇佣工人的劳动力并提高搬运效率成为工厂集装搬运的首要问题，通过人工搬运不但耗费大量人力物力，而且效率很低，现有的相关无人工厂的移动机器人专利如下：

CN109131614A专利文献公开了一种改进型智能工厂移动机器人，该移动机器人是利用履带式车轮与动力学机构促使移动机器人的运动，通过控制旋转机构与推轴机构进行货物的取放，且推轴具有伸缩性，可以实现远距离存放货物。摆动机构与旋转体可以进行旋转，可根据货物的高度与翻转角度进行调节移动机器人，提高了移动机器人的工作范围，具有良好的机动性。该移动机器人虽然能够实现货物的搬运，但存在以下问题：

1.机架上固定安装的推板机构容量有限，没有考虑不同位置货物长度与厚度的变化，在存放货物时无法根据物品大小进行自适应调节，适用货物比较局限。

2.旋转机构进行旋转与推轴机构上下摆动需要一定的精度计算，且大量货物在收集过程中对旋转机构和推轴机构造成巨大的载荷，长期使用，容易造成摩擦损坏，大大降低其使用寿命。

3.该移动机器人无法实时检测目标货物的存取位置，无法定位存取物品的位置与方向，在实际工作中，并没有完全解决人工劳动力的付出，需要工作人员不停地控制移动车体、旋转机构与推轴机构，耗费了一定的人工劳动力，自动化程度相对较低，存在一些技术缺陷。

发明内容

本发明的目的在于解决现有移动搬运装置存在的技术缺陷，而提供一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置及其使用方法，该装置搬运存取效率高，使用寿命长，维护成本低，运行安全。

实现本发明目的的技术方案是：

一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置，包括升降式滑台机构、双臂搬运机构、移动机构、双目视觉检测机构和报警器，升降式滑台机构固定设在移动机构上；双臂搬运机构和双目视觉检测机构设在升降式滑台机构上；双目视觉检测机构设在升降式滑台机构的底部；双臂搬运机构设在升降式滑台机构上部，并在升降式滑台机构上进行上下滑动；所述移动机构，用于控制整个移动双臂搬运装置的前进运动与方向变化；所述双目视觉检测机构用于精确识别定位货物的位置与大小；所述升降式滑台机构与双臂搬运机构协同作用，对所搬运货物的大小与高度进行调节，实现自适应搬运；所述报警器设在移动机构的一端，与双目视觉检测机构无线通信连接，用于根据货物的大小与重量进行超限预警。

所述的移动机构，包括底板支架、主动轮、从动轮，主动轮和从动轮分别对称设在底板支架的两端通过车轮轴与底板支架连接，主动轮上设置用于带动主动轮的旋转电机。

所述的主动轮，主动轮与从动轮之间还设有辅助轮。

所述的升降式滑台机构，包括支架、支撑架，支撑架竖直对称固定在支架的两端，每端的支撑架上设有电动丝杆滑台，电动丝杆滑台的一侧设有滑槽，滑槽上设有移动联结器，支撑架上还设有用于带动移动联结器在滑槽上进行上下滑动的升降电机。

所述的双目视觉检测机构，包括一号视觉相机和二号视觉相机，一号视觉相机和二号视觉相机底部均设有控制相机旋转的相机旋转电机，相机旋转电机固定在升降式滑台机构的支架上。

所述的双臂搬运机构，包括一号机械臂和二号机械臂，一号机械臂和二号机械臂分别安装在升降式滑台机构的移动联结器上；

所述的一号机械臂和二号机械臂，分别包括基座、肩部、肘部、腕部和手部；基座固定在移动联结器上；肩部的一端与基座活动连接，另一端与肘部的一端活动连接；肘部的另一端与腕部活动连接；手部设在腕部上与腕部活动连接。

所述的一号机械臂和二号机械臂上均设有重量传感器，重量传感器与报警器通信连接。

所述的一号机械臂和二号机械臂，都采用UR10机械臂。

一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置的使用方法，包括如下步骤：

1）通过位于支架上的一号视觉相机和二号视觉相机连续旋转扫描地面及存放货架上的情况，通过给定的存取信号，确定存放货物的位置与大小，将信号传递给移动机构；

2）当双目视觉检测机构检测到所存取货物的高度较高时，控制移动联结器上升，提升机械臂的工作高度，反之，当双目视觉检测机构检测到所存取货物的高度较低时，控制移动联结器下降，降低机械臂的工作高度，同时移动机构接收到信号后，通过控制移动机构的旋转电机，使移动双臂搬运装置快速移动至存放货物所在位置，驱动一号机械臂与二号机械臂移动调节至所需位姿与间距，进行夹取存放货物，实现工厂无人化自适应存取货物；

3）存取货物过程中，通过双目视觉检测机构检测识别货物的长度、宽度与高度，并将信号传递给报警器，当货物大小超出移动双臂搬运装置的工作范围时，报警器发出报警信号；同时，一号机械臂和二号机械臂上的重量传感器进行载荷的检测，当检测到货物重量超出移动双臂搬运装置的额定载荷，也控制报警器发出报警信号。

与现有技术相比较，本发明具有以下突出效果：

1、本发明提供的基于双目视觉的移动双臂搬运装置及使用方法，通过位于装置上的双目视觉相机不断旋转扫描需要存取货物的位置信息，通过驱动旋转电机进而控制车轮旋转，将移动双臂搬运装置移动至货物位置区域，同时，采用双目视觉检测机构可识别货物的大小，根据货物的长度、宽度与高度调节，控制升降式滑台机构的移动，实现双臂的自适应存取货物，有效提高了工厂货物存取的效率，实现智能化、无人化货物存取。

2、本发明提供的基于双目视觉的移动双臂搬运装置及使用方法，通过采用带有机械臂的升降式滑台机构，有效降低了传统推板产生的重负载和摩擦损耗，适合长期连续使用，大大增加其使用寿命，延长维护周期，降低维护成本。

3、本发明提供的基于双目视觉的移动双臂搬运装置及使用方法，可根据货物的大小自动调节升降式滑台的高度与两个机械臂之间的张合距离，实现自适应的存取货物，无需人工操作，且带有报警装置，保证了移动双臂搬运装置的安全运行，实现了自动化工厂的货物存取。

附图说明

图1为本发明一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置的机械结构侧视图；

图2为本发明一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置的机械结构正视图；

图3为本发明一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置的机械结构俯视图；

其中，1.升降式滑台机构 101.支架 102.支撑架 103.电动丝杆滑台 104.移动联结器 105.升降电机 106.滑槽 2.双臂搬运机构 201.基座 202.肩部 203.肘部204.腕部 205.手部 206.重量传感器 3.移动机构 301.底板支架 302.主动轮303.辅助轮 304.从动轮 305.车轮轴 306.旋转电机 4.双目视觉检测机构 401.一号视觉相机 402.二号视觉相机 403.相机旋转电机 5.报警器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明内容做进一步阐述，但不是对本发明的限定。

实施例：

如图1、图2和图3所示，一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置，包括升降式滑台机构1、双臂搬运机构2、移动机构3、双目视觉检测机构4和报警器5；升降式滑台机构1固定设在移动机构3上；双臂搬运机构2和双目视觉检测机构4设在升降式滑台机构1上；双目视觉检测机构4设在升降式滑台机构1的底部；双臂搬运机构2设在升降式滑台机构1上部，并在升降式滑台机构1上进行上下滑动；所述移动机构，用于控制整个移动双臂搬运装置的前进运动与方向变化；所述双目视觉检测机构4用于精确识别定位货物的位置与大小，对货物定位并将信号传递给升降式滑台机构1和双臂搬运机构2，升降式滑台机构1与双臂搬运机构2接收信号后协同作用，对所搬运货物的大小与高度进行调节，实现自适应搬运；所述报警器5设在移动机构3的一端，与双目视觉检测机4构成无线通信连接，用于根据货物的大小与重量进行超限预警。

所述的移动机构3，包括底板支架301、主动轮302、辅助轮303、从动轮304、车轮轴305、旋转电机306，主动轮302和从动轮304分别对称设在底板支架301两端通过车轮轴305与底板支架301连接，主动轮302上设置用于带动主动轮302的旋转电机306。

所述的主动轮302，主动轮302与从动轮304之间还设有辅助轮303。

所述的升降式滑台机构1，包括支架101、支撑架102、电动丝杆滑台103、移动联结器104、升降电机105、滑槽106，支撑架102竖直对称固定在支架101的两端，每端的支撑架上设有电动丝杆滑台102，电动丝杆滑台102的一侧设有滑槽106，滑槽106上设有移动联结器104，支撑架102上还设有用于带动移动联结器103在滑槽106上进行上下滑动的升降电机104。

所述的双目视觉检测机构4，包括一号视觉相机401和二号视觉相机402，一号视觉相机401和二号视觉相机402底部均设有控制相机旋转的相机旋转电机403，一号视觉相机401和二号视觉相机402与相机旋转电机403轴承连接，相机旋转电机403固定在升降式滑台机构1的支架101上。

所述的双臂搬运机构2，包括一号机械臂和二号机械臂，一号机械臂和二号机械臂分别安装在升降式滑台机构1的移动联结器104上，在升降电机105的作用下，带动移动联结器104上下滑动，实现一号机械臂和二号机械臂的升降移动；

所述的一号机械臂和二号机械臂，分别包括基座201、肩部202、肘部203、腕部204和手部205；基座201固定在移动联结器104上；肩部202的一端与基座201活动连接，另一端与肘部203的一端活动连接；肘部203的另一端与腕部204活动连接；手部205设在腕部204上与腕部204活动连接，用于夹取目标货物。

所述的一号机械臂和二号机械臂上设有重量传感器206，重量传感器206与报警器5通信连接。

所述的一号机械臂和二号机械臂，都采用UR10机械臂。

一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置的使用方法，包括如下步骤：

1）通过位于支架101上的一号视觉相机401和二号视觉相机402连续旋转扫描地面及存放货架上的情况，通过给定的存取信号，确定存放货物的位置与大小，将信号传递给移动机构3；

2）当双目视觉检测机构4检测到所存取货物的高度较高时，控制移动联结器104上升，提升机械臂的工作高度，反之，当双目视觉检测机构4检测到所存取货物的高度较低时，控制移动联结器104下降，降低机械臂的工作高度，同时移动机构3接收到信号后，通过控制移动机构3的旋转电机306，使移动双臂搬运装置快速移动至存放货物所在位置，驱动一号机械臂与二号机械臂移动调节至所需位姿与间距，进行夹取存放货物，实现工厂无人化自适应存取货物；

3）存取货物过程中，通过双目视觉检测机构4检测识别货物的长度、宽度与高度，并将信号传递给报警器5，当货物大小超出移动双臂搬运装置的工作范围时，报警器5发出报警信号；同时，一号机械臂和二号机械臂上的重量传感器206进行载荷的检测，当检测到货物重量超出移动双臂搬运装置的额定载荷，也控制报警器发出报警信号。

本装置在搬运货物过程中，当双目视觉检测机构4检测到所需要搬运的货物较多时，可以控制升降式滑台机构1、双臂搬运机构2、移动机构3加速动作，提高货物搬运的速度。

Claims (8)

1.一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置，其特征在于，包括升降式滑台机构、双臂搬运机构、移动机构、双目视觉检测机构和报警器，升降式滑台机构固定设在移动机构上；双臂搬运机构和双目视觉检测机构设在升降式滑台机构上；双目视觉检测机构设在升降式滑台机构的底部；双臂搬运机构设在升降式滑台机构上部，并在升降式滑台机构上进行上下滑动；所述移动机构，用于控制整个移动双臂搬运装置的前进运动与方向变化；所述双目视觉检测机构用于精确识别定位货物的位置与大小；所述升降式滑台机构与双臂搬运机构协同作用，对所搬运货物的大小与高度进行调节，实现自适应搬运；所述报警器设在移动机构的一端，与双目视觉检测机构无线通信连接，用于根据货物的大小与重量进行超限预警。

2.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置，其特征在于，所述的移动机构，包括底板支架、主动轮、从动轮，主动轮和从动轮分别对称设在底板支架的两端通过车轮轴与底板支架连接，主动轮上设置用于带动主动轮的旋转电机。

3.根据权利要求2所述的一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置，其特征在于，所述的主动轮，主动轮与从动轮之间还设有辅助轮。

4.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置，其特征在于，所述的升降式滑台机构，包括支架、支撑架，支撑架竖直对称固定在支架的两端，每端的支撑架上设有电动丝杆滑台，电动丝杆滑台的一侧设有滑槽，滑槽上设有移动联结器，支撑架上还设有用于带动移动联结器在滑槽上进行上下滑动的升降电机。

5.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置，其特征在于，所述的双目视觉检测机构，包括一号视觉相机和二号视觉相机，一号视觉相机和二号视觉相机底部设有控制相机旋转的相机旋转电机，相机旋转电机固定在升降式滑台机构的支架上。

6.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置，其特征在于，所述的双臂搬运机构，包括一号机械臂和二号机械臂，一号机械臂和二号机械臂分别安装在升降式滑台机构的移动联结器上；

所述的一号机械臂和二号机械臂，分别包括基座、肩部、肘部、腕部和手部；基座固定在移动联结器上；肩部的一端与基座活动连接，另一端与肘部的一端活动连接；肘部的另一端与腕部活动连接；手部设在腕部上与腕部活动连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置，其特征在于，所述的一号机械臂和二号机械臂上设有重量传感器，重量传感器与报警器通信连接；所述的一号机械臂和二号机械臂，都采用UR10机械臂。

8.一种基于双目视觉的移动双臂搬运装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）通过位于支架上的一号视觉相机和二号视觉相机连续旋转扫描地面及存放货架上的情况，通过给定的存取信号，确定存放货物的位置与大小，将信号传递给移动机构；

2）当双目视觉检测机构检测到所存取货物的高度较高时，控制移动联结器上升，提升机械臂的工作高度，反之，当双目视觉检测机构检测到所存取货物的高度较低时，控制移动联结器下降，降低机械臂的工作高度，同时移动机构接收到信号后，通过控制移动机构的旋转电机，使移动双臂搬运装置快速移动至存放货物所在位置，驱动一号机械臂与二号机械臂移动调节至所需位姿与间距，进行夹取存放货物，实现工厂无人化自适应存取货物；

3）存取货物过程中，通过双目视觉检测机构检测识别货物的长度、宽度与高度，并将信号传递给报警器，当货物大小超出移动双臂搬运装置的工作范围时，报警器发出报警信号；同时，一号机械臂和二号机械臂上的重量传感器进行载荷的检测，当检测到货物重量超出移动双臂搬运装置的额定载荷，也控制报警器发出报警信号。