CN110424754B - 一种砌墙机器人对接方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑自动化技术领域，公开了一种砌墙机器人对接方法及系统，包括以下步骤：通过固定在砌墙场地的多个不同姿态的标定砖块进行双目视觉标定；根据所述砌墙砖块的双目图像获取所述砌墙砖块的定位信息；根据所述定位信息获取抓取所述砌墙砖块的位姿信息；根据所述位姿信息抓取所述砌墙砖块。本发明具有对砌墙砖块定位精度高的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及建筑自动化技术领域，具体涉及一种砌墙机器人对接方法及系统。
背景技术
传统的人工砌墙工程进度慢。劳动强度大，而且人工成本越来越高。随着经济的快速增长和城市化，砌墙机器人应运而生，用于代替人工砌墙，实现人工智能化。砌墙机器人在进行砌墙工作时，首先通常需要对砖块进行定位抓取，然后才能进行后续的砌墙动作。由于建筑工地在室外，受外部环境影响，砖块运输到施工地点后，通常是散乱的堆放，这给砖块的对接定位带来了一定难度，使得砖块定位精度无法保证。如果增加砖块的传送和码放设备，又无疑会增加施工成本，减慢施工速度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种砌墙机器人对接方法及系统，解决现有技术中砌墙机器人对接定位砖块时定位精度低的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供砌墙机器人对接方法，包括以下步骤：
通过固定在砌墙场地的多个不同姿态的标定砖块进行双目视觉标定；
根据所述砌墙砖块的双目图像获取所述砌墙砖块的定位信息；
根据所述定位信息获取抓取所述砌墙砖块的位姿信息；
根据所述位姿信息抓取所述砌墙砖块。
本发明还提供一种砌墙机器人对接系统，包括双目视觉摄像装置以及工业机器人；
所述双目视觉摄像装置用于通过固定在砌墙场地的多个不同姿态的标定砖块进行双目视觉标定；根据所述砌墙砖块的双目图像获取所述砌墙砖块的定位信息；根据所述定位信息获取抓取所述砌墙砖块的位姿信息；
所述工业机器人用于根据所述位姿信息抓取所述砌墙砖块。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明首先在砌墙场地设置多个不同姿态的标定砖块，通过多个不同姿态的标定砖块进行双目视觉标定，得到标定参数，根据标定参数获取定位信息，继而获取位姿信息，实现砌墙砖块的准确抓取，由于结合多个不同姿态的标定状态，因此获得的标定参数适应于不同姿态摆放的砌墙砖块，从而使得砌墙砖块的堆放形式不会影响到对接定位的精度，即使散乱堆放，也可实现精准定位。
附图说明
图1是本发明提供的砌墙机器人对接方法一实施方式的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，本发明的实施例1提供了砌墙机器人对接方法，包括以下步骤：
S1、通过固定在砌墙场地的多个不同姿态的标定砖块进行双目视觉标定；
S2、根据所述砌墙砖块的双目图像获取所述砌墙砖块的定位信息；
S3、根据所述定位信息获取抓取所述砌墙砖块的位姿信息；
S4、根据所述位姿信息抓取所述砌墙砖块。。
本发明实施例首先在砌墙场地设置多个不同姿态的标定砖块，通过多个不同姿态的标定砖块进行双目视觉标定，得到标定参数，根据标定参数获取定位信息，继而获取位姿信息，根据位姿信息实现砌墙砖块的准确抓取。由于结合多个不同姿态的标定状态，因此获得的标定参数适应于不同姿态摆放的砌墙砖块，从而使得砌墙砖块的堆放形式不会影响到对接定位的精度，即使散乱堆放，也可实现精准定位。
优选的，通过固定在砌墙场地的多个不同姿态的标定砖块进行双目视觉标定，具体为：
以设定姿态获取各所述标定砖块的标定图像，在所述标定图像中识别所述标定砖块的角点信息；
分别根据每一所述标定砖块进行双目视觉标定，得到多组标定参数；
建立各所述标定砖块的角点信息与各组所述标定参数之间的映射关系，得到标定数据库。
在对不同姿态的标定砖块进行标定的基础上，建立标定数据库，从而使得标定参数不再是单一参数，使得标定数据库可以适用不同姿态摆放的砌墙砖块，从而提高砌墙砖块的对接定位精度。
优选的，通过所述标定砖块进行双目视觉标定，得到标定参数，具体为：
利用所述标定砖块进行单目标定，确定内参矩阵；
利用所述标定砖块进行双目标定，确定外参矩阵；
根据所述内参矩阵和外参矩阵计算重投影矩阵。
根据标定物进行双目视觉标定，得出重投影矩阵，从而实现二维向三位的转换。
优选的，根据所述砌墙砖块的双目图像获取所述砌墙砖块的定位信息，具体为：
以所述设定姿态获取砌墙砖块的双目图像；
获取所述砌墙砖块在所述双目图像中的角点信息；
在所述标定数据库中搜索与所述砌墙砖块的角点信息相匹配的标定砖块；
从所述标定数据库中获取与匹配标定砖块相对应的匹配标定参数；
根据所述匹配标定参数以及所述双目图像获取所述砌墙砖块的定位信息。
砖块以不同姿态放置时，其可见角点的个数，可见角点的绝对坐标，以及可见角点的相对位置关系，都是不同的。本实施例中角点信息包括可见角点个数、每一可见角点的坐标以及各可见角点之间的相对位置关系。本实施例利用不同姿态标定砖块角点信息不同的特性，首先以获取标定砖块双目图像的设定姿态获取砌墙砖块的双目图像，进而获取其角点信息，遍历标定数据库中所有标定砖块的角点信息，找到与砌墙砖块的角点信息最接近的标定砖块，以匹配标定砖块对应的匹配标定参数进行砌墙砖块的定位抓取，进而大大提高砌墙砖块的对接定位精度。
优选的，根据所述定位信息获取抓取所述砌墙砖块的位姿信息，具体为：
根据所述定位信息计算所述砌墙砖块的中心点坐标以及法线方向。
砌墙砖块的中心点坐标决定了抓取的位置，法线方向决定了抓取的姿态，结合位置和姿态即可得到位姿信息，从而根据位姿信息实现抓取。
优选的，通过多个所述标定砖块进行双目视觉标定，还包括：
标定完成后，根据标定结果对所述标定砖块进行试抓取，如果试抓取成功则进行砌墙砖块的抓取，如果试抓取不成功则重新进行标定。
根据标定砖块进行标定后，对标定砖块进行试抓取，从而验证标定参数的精度是否达到要求，如果达不到则重新进行标定。可在标定砖块的各曝露面上设置压电传感器，从而通过各压电传感器受力是否均衡判断标定参数的精度是否达到要求。
优选的，根据所述位姿信息抓取所述砌墙砖块，具体为：
抓取当前砌墙砖块的同时获取下一砌墙砖块的位姿信息。
在进行当前砌墙砖块抓取的同时，获取下一砌墙砖块的定位信息、位姿信息，为下一砌墙砖块的抓取做准备，进一步提高砌墙砖块的定位效率，加快砌墙速度。
实施例2
本发明的实施例2提供了砌墙机器人对接系统，包括双目视觉摄像装置以及工业机器人；
所述双目视觉摄像装置用于通过固定在砌墙场地的多个不同姿态的标定砖块进行双目视觉标定；根据所述砌墙砖块的双目图像获取所述砌墙砖块的定位信息；根据所述定位信息获取抓取所述砌墙砖块的位姿信息；
所述工业机器人用于根据所述位姿信息抓取所述砌墙砖块。
本发明实施例提供的砌墙机器人对接系统，用于实现砌墙机器人对接方法，因此，上述砌墙机器人对接方法所具备的技术效果，砌墙机器人对接系统同样具备，在此不再赘述。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种砌墙机器人对接方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过固定在砌墙场地的多个不同姿态的标定砖块进行双目视觉标定；
根据砌墙砖块的双目图像获取所述砌墙砖块的定位信息；
根据所述定位信息获取抓取所述砌墙砖块的位姿信息；
根据所述位姿信息抓取所述砌墙砖块；
通过固定在砌墙场地的多个不同姿态的标定砖块进行双目视觉标定，具体为：
以设定姿态获取各所述标定砖块的标定图像，在所述标定图像中识别所述标定砖块的角点信息；
分别根据每一所述标定砖块进行双目视觉标定，得到多组标定参数；
建立各所述标定砖块的角点信息与各组所述标定参数之间的映射关系，得到标定数据库；
所述砌墙砖块的双目图像获取所述砌墙砖块的定位信息，具体为：
以所述设定姿态获取砌墙砖块的双目图像；
获取所述砌墙砖块在所述双目图像中的角点信息；
在所述标定数据库中搜索与所述砌墙砖块的角点信息相匹配的标定砖块；
从所述标定数据库中获取与匹配标定砖块相对应的匹配标定参数；
根据所述匹配标定参数以及所述双目图像获取所述砌墙砖块的定位信息。
2.根据权利要求1所述的砌墙机器人对接方法，其特征在于，通过所述标定砖块进行双目视觉标定，得到标定参数，具体为：
利用所述标定砖块进行单目标定，确定内参矩阵；
利用所述标定砖块进行双目标定，确定外参矩阵；
根据所述内参矩阵和外参矩阵计算重投影矩阵。
3.根据权利要求1所述的砌墙机器人对接方法，其特征在于，根据所述定位信息获取抓取所述砌墙砖块的位姿信息，具体为：
根据所述定位信息计算所述砌墙砖块的中心点坐标以及法线方向。
4.根据权利要求1所述的砌墙机器人对接方法，其特征在于，通过多个所述标定砖块进行双目视觉标定，还包括：
标定完成后，根据标定结果对所述标定砖块进行试抓取，如果试抓取成功则进行砌墙砖块的抓取，如果试抓取不成功则重新进行标定。
5.根据权利要求1所述的砌墙机器人对接方法，其特征在于，根据所述位姿信息抓取所述砌墙砖块，具体为：
抓取当前砌墙砖块的同时获取下一砌墙砖块的位姿信息。
6.一种砌墙机器人对接系统，其特征在于，包括双目视觉摄像装置以及工业机器人；
所述双目视觉摄像装置用于通过固定在砌墙场地的多个不同姿态的标定砖块进行双目视觉标定；根据砌墙砖块的双目图像获取所述砌墙砖块的定位信息；根据所述定位信息获取抓取所述砌墙砖块的位姿信息；
所述工业机器人用于根据所述位姿信息抓取所述砌墙砖块；
通过固定在砌墙场地的多个不同姿态的标定砖块进行双目视觉标定，具体为：
以设定姿态获取各所述标定砖块的标定图像，在所述标定图像中识别所述标定砖块的角点信息；
分别根据每一所述标定砖块进行双目视觉标定，得到多组标定参数；
建立各所述标定砖块的角点信息与各组所述标定参数之间的映射关系，得到标定数据库；
所述砌墙砖块的双目图像获取所述砌墙砖块的定位信息，具体为：
以所述设定姿态获取砌墙砖块的双目图像；
获取所述砌墙砖块在所述双目图像中的角点信息；
在所述标定数据库中搜索与所述砌墙砖块的角点信息相匹配的标定砖块；
从所述标定数据库中获取与匹配标定砖块相对应的匹配标定参数；
根据所述匹配标定参数以及所述双目图像获取所述砌墙砖块的定位信息。
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