CN111175770B - 一种基于点激光测距的货箱自动抓取装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于点激光测距的货箱自动抓取装置及方法。该装置包括激光测距单元、信息处理与控制单元和执行单元。方法为：首先由安装在抓取装置上的一组点激光距离传感器组成的激光测距单元实时采集目标货箱不同位置的距离信息，距离信息通过数据传输模块送至信息处理与控制单元；然后信息处理与控制单元对距离信息进行分析和处理，获得抓取装置相对于目标货箱的距离和姿态信息；最后，信息处理与控制单元根据位姿信息控制执行单元调整抓具位姿，使抓具运动到合适位置并收紧卡爪，实现目标货箱的抓取。本发明实现了货箱抓取过程的自动化，提高了工业生产中抓取工作的效率和准确率。

Description

一种基于点激光测距的货箱自动抓取装置及方法
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，特别是一种基于点激光测距的货箱自动抓取装置及方法。
背景技术
随着自动化技术的飞速发展，生产生活中很多需要人类工作的地方已经被机器取代，生产生活效率得到了很大的提高。在工业生产中常常需要对货箱进行搬运或移动等操作，若是使用人力的方式来完成此类任务，在搬运比较重的目标时，容易出现安全事故，即使时借助机械臂等工具来辅助人力，效率也十分低。
目前已经存在的货箱自动抓取技术存在很多不成熟的地方，例如精度不足，或者价格十分昂贵。彭一航等(一种新型不锈钢管包装箱高速码垛设备的设计与实现，《机床与液压》2018年第5期)提出了一种包装箱高速码垛设备，将原来人工码垛改进为自动化码垛，但是该装置并没有使用传感器对货箱位置实现精准的定位，系统处于开环控制状态，不能实现完全的自动化。而曹动(一种用于集装箱的自动检测抓箱和码放位置的装置，CN205709438U)提出的一种用于集装箱的自动检测抓箱装置使用摄像机采集图像信息，用图像处理技术判断目标箱体引导堆垛机械在正确位置实现抓箱。虽然该装置使用摄像机作为传感器实现了对货箱的精准定位，但是工业摄像机往往成本高昂，并且检测精度效果易受环境的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够对货箱进行自动抓取、减少人力劳动、提高生产效率的基于点激光测距的货箱自动抓取装置及方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于点激光测距的货箱自动抓取装置，包括激光测距单元、信息处理与控制单元和执行单元；
所述执行单元，包括大臂、伸缩臂、旋转关节、抓具和大臂旋转关节，其中抓具包括抓具主架和卡爪；所述执行单元用于实现抓取目标货箱的任务；
所述激光测距单元，包括激光距离传感器，用于采集抓具与目标货箱之间的距离信息，并将采集的距离数据传输至信息处理与控制单元；
所述信息处理与控制单元，包括控制器，用于对采集到的距离信息进行分析和处理，得到抓具与目标货箱之间的位姿信息，并控制执行单元将抓具运动到抓取目标货箱正上方。
进一步地，所述激光测距单元包括在抓具上四个顶点安装的四个激光距离传感器和数据传输模块；
所述激光距离传感器型号为DT500型激光距离传感器，用于采集抓具与目标货箱之间的距离数据，测量距离为30m，重复精度为1mm，测量精度为±3mm；
所述数据传输模块为串行通讯接口，用于将激光距离传感器得到的距离信息发送到信息处理与控制单元。
进一步地，所述信息处理与控制单元包括控制器，所述控制器采用型号为STM32F103的嵌入式处理器；所述嵌入式处理器通过接收来自激光距离传感器的四组距离数据，得到抓具与目标货箱四个角的距离信息，并计算抓具相对于目标货箱的位姿，嵌入式处理器根据位姿信息发送相应的控制信号到执行单元。
进一步地，执行单元中：
所述大臂能够在水平面上旋转，用于实现作业面的平移；大臂长度为L1；
所述伸缩臂上端固定在大臂末端，下端能够进行竖直方向上的位移，用于下放和抬升抓具，伸缩臂初始长度为L2，伸长距离范围为[0,ΔL2]；
所述旋转关节用于调整抓具在水平方向的姿态，使抓具与目标货箱上表面保持平行；旋转关节角度旋转范围为[-θmax,θmax]；
所述抓具上装有激光距离传感器和卡爪，激光距离传感器用于实现抓具与目标货箱距离的测量，卡爪用于实现目标货箱的抓取。
一种基于点激光测距的货箱自动抓取方法，包括以下步骤：
步骤1、传送带将目标货箱运送到抓具下方，通过自动挡板确保货箱处于抓具正下方，激光测距单元采集抓具与目标货箱之间的距离信息，并将采集的距离信息数据传输至信息处理与控制单元；
步骤2、信息处理与控制单元通过激光测距单元传来的数据计算抓具与目标货箱之间的相对位姿，将得出的相对位姿与目标位姿进行比较，若有偏差，则控制执行机构改变抓具的位姿，将抓具运行至目标位姿；
步骤3、将抓具下放到目标位置，实现抓取任务；然后伸缩臂收缩，抬升目标货箱；最后，大臂旋转，将目标货箱带离作业平面。
进一步地，步骤1中所述的激光测距单元获取抓具与目标货箱之间的距离信息，具体如下：
步骤1.1、将四个激光距离传感器分别安装在抓具的四个顶点，激光发射方向竖直向下，指向目标货箱；
步骤1.2、四个激光距离传感器同时向目标货箱发射测距激光，根据回波得到目标货箱四个顶点的距离信息，分别为D1、D2、D3和D4，其中D1、D2为长方形货箱一条短边上的两个顶点对应的距离信息，D3、D4为另一条短边上的两个顶点对应的距离信息；
步骤1.3、激光距离传感器通过串行数据通信接口将D1、D2、D3和D4送至控制器。
进一步地，步骤2中所述的信息处理与控制单元通过激光测距单元传来的数据计算抓具与目标货箱之间的相对位姿，具体如下：
步骤2.1、控制器接收到距离数据以后，对数据进行比较，设定D1与D2的平均值与D3和D4的平均值/>之差为δ，即/>若δ的绝对值大于允许误差X，则抓具所在平面与目标货箱上表面不平行，控制器控制旋转关节的旋转角度θ，使抓具所在平面与目标货箱上表面保持平行，旋转角度θ的计算公式为：
其中，L为抓具的长度；
步骤2.2、抓具与目标货箱上表面调平，即δ的绝对值小于允许误差X后，控制器取和/>的平均值作为抓具与目标货箱上表面之间的距离D，当距离D小于目标距离DT时，控制器发送控制信号到执行单元，使伸缩臂伸长，直到D等于DT。
进一步地，步骤3所述的将抓具下放到目标位置，实现抓取任务；然后伸缩臂收缩，抬升目标货箱；最后，大臂旋转，将目标货箱带离作业平面，具体如下：
步骤3.1、将抓具下放到目标位置，收紧卡爪；
步骤3.2、控制器发送抬升指令至执行单元，伸缩臂收缩至原始位置，抬升目标货箱；
步骤3.3、大臂水平旋转90°，将目标货箱带离作业平面；
步骤3.4、目标货箱到达目标位置后，伸缩臂伸长，卡爪放松将目标货箱放至目标位置。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)基于点激光测距，货箱自动抓取的精度高，提高了的生产效率；(2)使用激光测距传感器对货箱进行定位，结构简单，硬件成本低，可大规模应用于多种生产场景。
附图说明
图1是本发明一种基于点激光测距的货箱自动抓取装置的结构示意图。
图2是本发明装置的工作位置示意图。
图3是本发明中抓具和激光距离传感器的安装结构图。
图4是本发明的模块结构图。
图中标号：1、大臂；2、伸缩臂；3、旋转关节；4、抓具；5、目标货箱；6、自动挡板；7、传送带；8、控制器；9、大臂旋转关节；10、抓具主架；11、激光距离传感器；12、卡爪。
具体实施方式
本发明基于点激光测距的货箱自动抓取装置，包括激光测距单元、信息处理与控制单元和执行单元；
所述执行单元，包括大臂1、伸缩臂2、旋转关节3、抓具4和大臂旋转关节9，其中抓具4包括抓具主架10和卡爪12；所述执行单元用于实现抓取目标货箱5的任务；
所述激光测距单元，包括激光距离传感器11，用于采集抓具4与目标货箱5之间的距离信息，并将采集的距离数据传输至信息处理与控制单元；
所述信息处理与控制单元，包括控制器8，用于对采集到的距离信息进行分析和处理，得到抓具4与目标货箱5之间的位姿信息，并控制执行单元将抓具4运动到抓取目标货箱5正上方。
进一步地，所述激光测距单元包括在抓具4上四个顶点安装的四个激光距离传感器11和数据传输模块；
所述激光距离传感器11型号为DT500型激光距离传感器，用于采集抓具4与目标货箱5之间的距离数据，测量距离为30m，重复精度为1mm，测量精度为±3mm；
所述数据传输模块为串行通讯接口，用于将激光距离传感器11得到的距离信息发送到信息处理与控制单元。
进一步地，所述信息处理与控制单元包括控制器8，所述控制器8采用型号为STM32F103的嵌入式处理器；所述嵌入式处理器通过接收来自激光距离传感器11的四组距离数据，得到抓具4与目标货箱5四个角的距离信息，并计算抓具4相对于目标货箱5的位姿，嵌入式处理器根据位姿信息发送相应的控制信号到执行单元。
进一步地，执行单元中：
所述大臂1能够在水平面上旋转，用于实现作业面的平移；大臂1长度为L1；
所述伸缩臂2上端固定在大臂1末端，下端能够进行竖直方向上的位移，用于下放和抬升抓具4，伸缩臂2初始长度为L2，伸长距离范围为[0,ΔL2]；
所述旋转关节3用于调整抓具4在水平方向的姿态，使抓具4与目标货箱5上表面保持平行；旋转关节3角度旋转范围为[-θmax,θmax]；
所述抓具4上装有激光距离传感器11和卡爪12，激光距离传感器11用于实现抓具4与目标货箱5距离的测量，卡爪12用于实现目标货箱5的抓取。
一种基于点激光测距的货箱自动抓取方法，包括以下步骤：
步骤1、传送带7将目标货箱5运送到抓具4下方，通过自动挡板6确保货箱处于抓具4正下方，激光测距单元采集抓具4与目标货箱5之间的距离信息，并将采集的距离信息数据传输至信息处理与控制单元；
步骤2、信息处理与控制单元通过激光测距单元传来的数据计算抓具4与目标货箱5之间的相对位姿，将得出的相对位姿与目标位姿进行比较，若有偏差，则控制执行机构改变抓具4的位姿，将抓具4运行至目标位姿；
步骤3、将抓具4下放到目标位置，实现抓取任务；然后伸缩臂收缩，抬升目标货箱5；最后，大臂1旋转，将目标货箱5带离作业平面。
进一步地，步骤1中所述的激光测距单元获取抓具4与目标货箱5之间的距离信息，具体如下：
步骤1.1、将四个激光距离传感器11分别安装在抓具4的四个顶点，激光发射方向竖直向下，指向目标货箱5；
步骤1.2、四个激光距离传感器11同时向目标货箱5发射测距激光，根据回波得到目标货箱5四个顶点的距离信息，分别为D1、D2、D3和D4，其中D1、D2为长方形货箱一条短边上的两个顶点对应的距离信息，D3、D4为另一条短边上的两个顶点对应的距离信息；
步骤1.3、激光距离传感器11通过串行数据通信接口将D1、D2、D3和D4送至控制器8。
进一步地，步骤2中所述的信息处理与控制单元通过激光测距单元传来的数据计算抓具4与目标货箱5之间的相对位姿，具体如下：
步骤2.1、控制器8接收到距离数据以后，对数据进行比较，设定D1与D2的平均值与D3和D4的平均值/>之差为δ，即/>若δ的绝对值大于允许误差X，则抓具4所在平面与目标货箱5上表面不平行，控制器8控制旋转关节3的旋转角度θ，使抓具4所在平面与目标货箱5上表面保持平行，旋转角度θ的计算公式为：
其中，L为抓具4的长度；
步骤2.2、抓具4与目标货箱5上表面调平，即δ的绝对值小于允许误差X后，控制器8取和/>的平均值作为抓具4与目标货箱5上表面之间的距离D，当距离D小于目标距离DT时，控制器8发送控制信号到执行单元，使伸缩臂2伸长，直到D等于DT。
进一步地，步骤3所述的将抓具4下放到目标位置，实现抓取任务；然后伸缩臂收缩，抬升目标货箱5；最后，大臂1旋转，将目标货箱5带离作业平面，具体如下：
步骤3.1、将抓具4下放到目标位置，收紧卡爪12；
步骤3.2、控制器8发送抬升指令至执行单元，伸缩臂2收缩至原始位置，抬升目标货箱5；
步骤3.3、大臂1水平旋转90°，将目标货箱5带离作业平面；
步骤3.4、目标货箱5到达目标位置后，伸缩臂2伸长，卡爪12放松将目标货箱5放至目标位置。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例
结合图1、图2、图3和图4，本发明一种基于点激光测距的货箱自动抓取装置，包括激光测距单元、信息处理与控制单元和执行单元；
所述执行单元，包括大臂1、伸缩臂2、旋转关节3、抓具4和大臂旋转关节9，其中抓具4包括抓具主架10和卡爪12；所述执行单元用于实现抓取目标货箱5的任务；
所述激光测距单元，包括激光距离传感器11，用于采集抓具4与目标货箱5之间的距离信息，并将采集的距离数据传输至信息处理与控制单元；
所述信息处理与控制单元，包括控制器8，用于对采集到的距离信息进行分析和处理，得到抓具4与目标货箱5之间的位姿信息，并将控制执行单元将抓具下放到抓取目标货箱正上方。
进一步地，结合图3，所述激光测距单元包括分别安装在抓具四角的四个激光距离传感器11和数据传输模块；
所述激光距离传感器11型号为DT500长量程激光距离传感器，DT500是长距离传感器，测量白色物体和黑色物体时，该传感器的测量距离分别可达30m，重复精度可以达到1mm，测量精度可以达到±3mm；DT500既可以配备串行接口，也可以配备模拟量输出；
所述数据传输模块为串行通讯接口，用于将激光距离传感器11得到的距离信息发送到信息处理与控制单元；
进一步地，所述信息处理与控制单元包括控制器8，所述控制器8采用型号为STM32F103的嵌入式处理器，STM32F系列为中低端的32位ARM微控制器，该系列芯片是意法半导体(ST)公司出品，其内核是Cortex-M3，由于其成本低廉且性能优良，被广泛应用于嵌入式控制领域。所述嵌入式处理器通过接收来自激光距离传感器11的四组距离数据，得到抓具4与目标货箱5上表面四个顶点的距离信息，并计算抓具4相对于目标货箱5的位姿，嵌入式处理器根据位姿信息发送相应的控制信号到执行单元。
进一步地，所述执行单元包括大臂1、伸缩臂2、旋转关节3、抓具4和大臂旋转关节9；
所述大臂1可在水平面上旋转，用于实现作业面的平移；大臂1长度为L1；
所述伸缩臂2上端固定在大臂1末端，下端可进行竖直方向上的位移，用于下放和抬升抓具4，伸缩臂2初始长度为L2，伸长距离范围为[0,ΔL2]；
所述旋转关节3用于调整抓具4在水平方向的姿态，使抓具4与目标货箱5上表面保持平行；旋转关节3角度旋转范围为[-θmax,θmax]；
所述抓具4上装有激光距离传感器11和卡爪12，分别用于实现抓具4与目标货箱5距离的测量以及目标货箱5的抓取。
结合图1和图2，一种基于点激光测距的货箱自动抓取方法，包括以下步骤：
步骤1、传送带7将目标货箱5运送到抓具4下方，通过自动挡板6确保货箱处于抓具4正下方，激光测距单元采集抓具4与目标货箱5之间的距离信息，并将每隔100ms取样采集的距离信息数据通过RS-422数据接口传输至嵌入式控制器STM32F103，具体如下：
步骤1.1、将四个激光距离传感器11分别安装在抓具4的四个顶点，激光发射方向竖直向下，指向目标货箱5；
步骤1.2、四个激光距离传感器11同时向目标货箱5发射测距激光，根据回波得到目标货箱5四个顶点的距离信息，分别为D1、D2、D3和D4，按照距离的远近将数据分为D1、D2和D3、D4两组；
步骤1.3、激光距离传感器11通过串行数据通信接口将距离信息D1、D2、D3和D4通过数据传输模块送到控制器8。
步骤2、控制器8通过激光测距单元传来的数据计算抓具4与目标货箱之间的相对位姿，将得出的相对位姿与目标位姿进行比较，若有偏差，则控制执行机构改变抓具4的位姿，将抓具4运行至目标位姿，具体如下：
步骤2.1、控制器8接收到距离数据以后，对数据进行比较，设定D1与D2的平均值与D3和D4的平均值/>之差为δ，即/>若δ的绝对值大于允许误差X，则抓具4所在平面相对于目标货箱上表面不平行，控制器8控制旋转关节3的旋转角度θ，使抓具4所在平面与目标货箱5上表面保持平行，旋转角度θ的计算公式为：
其中，L为抓具4的长度；
步骤2.2、抓具4与目标货箱5上表面调平，即δ的绝对值小于允许误差X后，控制器8取两组数据的值作为抓具4与目标货箱5上表面之间的距离D，当距离D小于目标距离DT时，控制器8发送控制信号到执行单元，使伸缩臂2伸长，直到D等于DT；
步骤3、将抓具4下放到目标位置，收紧卡爪12，实现抓取任务；然后伸缩臂收缩，抬升目标货箱5；最后，大臂1旋转，将目标货箱5带离作业平面，具体如下：
步骤3.1、将抓具4下放到目标位置，收紧卡爪12；
步骤3.2、控制器8发送抬升指令至执行单元，伸缩臂2收缩至原始位置，抬升目标货箱5；
步骤3.3、大臂1水平旋转90°，将目标货箱5带离作业平面；
步骤3.4、目标货箱5到达目标位置后，伸缩臂2伸长，卡爪12放松将目标货箱5、放至目标位置。
综上所述，本发明基于点激光测距，货箱自动抓取的精度高，提高了的生产效率；使用激光测距传感器对货箱进行定位，结构简单，硬件成本低，可大规模应用于多种生产场景。

Claims (6)

1.一种基于点激光测距的货箱自动抓取装置，其特征在于，包括激光测距单元、信息处理与控制单元和执行单元；
所述执行单元，包括大臂(1)、伸缩臂(2)、旋转关节(3)、抓具(4)和大臂旋转关节(9)，其中抓具(4)包括抓具主架(10)和卡爪(12)；所述执行单元用于实现抓取目标货箱(5)的任务；
所述激光测距单元，包括激光距离传感器(11)，用于采集抓具(4)与目标货箱(5)之间的距离信息，并将采集的距离数据传输至信息处理与控制单元；
所述信息处理与控制单元，包括控制器(8)，用于对采集到的距离信息进行分析和处理，得到抓具(4)与目标货箱(5)之间的位姿信息，并控制执行单元将抓具(4)运动到抓取目标货箱(5)正上方；
激光测距单元获取抓具(4)与目标货箱(5)之间的距离信息，具体如下：
将四个激光距离传感器(11)分别安装在抓具(4)的四个顶点，激光发射方向竖直向下，指向目标货箱(5)；
四个激光距离传感器(11)同时向目标货箱(5)发射测距激光，根据回波得到目标货箱(5)四个顶点的距离信息，分别为D1、D2、D3和D4，其中D1、D2为长方形货箱一条短边上的两个顶点对应的距离信息，D3、D4为另一条短边上的两个顶点对应的距离信息；
激光距离传感器(11)通过串行数据通信接口将D1、D2、D3和D4送至控制器(8)；
信息处理与控制单元通过激光测距单元传来的数据计算抓具(4)与目标货箱(5)之间的相对位姿，具体如下：
控制器(8)接收到距离数据以后，对数据进行比较，设定D1与D2的平均值与D3和D4的平均值/>之差为δ，即/>若δ的绝对值大于允许误差X，则抓具(4)所在平面与目标货箱(5)上表面不平行，控制器(8)控制旋转关节(3)的旋转角度θ，使抓具(4)所在平面与目标货箱(5)上表面保持平行，旋转角度θ的计算公式为：
其中，L为抓具(4)的长度；
抓具(4)与目标货箱(5)上表面调平，即δ的绝对值小于允许误差X后，控制器(8)取和的平均值作为抓具(4)与目标货箱(5)上表面之间的距离D，当距离D小于目标距离DT时，控制器(8)发送控制信号到执行单元，使伸缩臂(2)伸长，直到D等于DT。
2.根据权利要求1所述的基于点激光测距的货箱自动抓取装置，其特征在于，所述激光测距单元包括在抓具(4)上四个顶点安装的四个激光距离传感器(11)和数据传输模块；
所述激光距离传感器(11)型号为DT500型激光距离传感器，用于采集抓具(4)与目标货箱(5)之间的距离数据，测量距离为30m，重复精度为1mm，测量精度为±3mm；
所述数据传输模块为串行通讯接口，用于将激光距离传感器(11)得到的距离信息发送到信息处理与控制单元。
3.根据权利要求2所述的基于点激光测距的货箱自动抓取装置，其特征在于，所述信息处理与控制单元包括控制器(8)，所述控制器(8)采用型号为STM32F103的嵌入式处理器；所述嵌入式处理器通过接收来自激光距离传感器(11)的四组距离数据，得到抓具(4)与目标货箱(5)四个角的距离信息，并计算抓具(4)相对于目标货箱(5)的位姿，嵌入式处理器根据位姿信息发送相应的控制信号到执行单元。
4.根据权利要求1、2或3所述的基于点激光测距的货箱自动抓取装置，其特征在于，执行单元中：
所述大臂(1)能够在水平面上旋转，用于实现作业面的平移；大臂(1)长度为L1；
所述伸缩臂(2)上端固定在大臂(1)末端，下端能够进行竖直方向上的位移，用于下放和抬升抓具(4)，伸缩臂(2)初始长度为L2，伸长距离范围为[0,ΔL2]；
所述旋转关节(3)用于调整抓具(4)在水平方向的姿态，使抓具(4)与目标货箱(5)上表面保持平行；旋转关节(3)角度旋转范围为[-θmax,θmax]；
所述抓具(4)上装有激光距离传感器(11)和卡爪(12)，激光距离传感器(11)用于实现抓具(4)与目标货箱(5)距离的测量，卡爪(12)用于实现目标货箱(5)的抓取。
5.一种基于点激光测距的货箱自动抓取方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、传送带(7)将目标货箱(5)运送到抓具(4)下方，通过自动挡板(6)确保货箱处于抓具(4)正下方，激光测距单元采集抓具(4)与目标货箱(5)之间的距离信息，并将采集的距离信息数据传输至信息处理与控制单元；
步骤2、信息处理与控制单元通过激光测距单元传来的数据计算抓具(4)与目标货箱(5)之间的相对位姿，将得出的相对位姿与目标位姿进行比较，若有偏差，则控制执行机构改变抓具(4)的位姿，将抓具(4)运行至目标位姿；
步骤3、将抓具(4)下放到目标位置，实现抓取任务；然后伸缩臂收缩，抬升目标货箱(5)；最后，大臂(1)旋转，将目标货箱(5)带离作业平面；
步骤1中所述的激光测距单元获取抓具(4)与目标货箱(5)之间的距离信息，具体如下：
步骤1.1、将四个激光距离传感器(11)分别安装在抓具(4)的四个顶点，激光发射方向竖直向下，指向目标货箱(5)；
步骤1.2、四个激光距离传感器(11)同时向目标货箱(5)发射测距激光，根据回波得到目标货箱(5)四个顶点的距离信息，分别为D1、D2、D3和D4，其中D1、D2为长方形货箱一条短边上的两个顶点对应的距离信息，D3、D4为另一条短边上的两个顶点对应的距离信息；
步骤1.3、激光距离传感器(11)通过串行数据通信接口将D1、D2、D3和D4送至控制器(8)；
步骤2中所述的信息处理与控制单元通过激光测距单元传来的数据计算抓具(4)与目标货箱(5)之间的相对位姿，具体如下：
步骤2.1、控制器(8)接收到距离数据以后，对数据进行比较，设定D1与D2的平均值与D3和D4的平均值/>之差为δ，即/>若δ的绝对值大于允许误差X，则抓具(4)所在平面与目标货箱(5)上表面不平行，控制器(8)控制旋转关节(3)的旋转角度θ，使抓具(4)所在平面与目标货箱(5)上表面保持平行，旋转角度θ的计算公式为：
其中，L为抓具(4)的长度；
步骤2.2、抓具(4)与目标货箱(5)上表面调平，即δ的绝对值小于允许误差X后，控制器(8)取和/>的平均值作为抓具(4)与目标货箱(5)上表面之间的距离D，当距离D小于目标距离DT时，控制器(8)发送控制信号到执行单元，使伸缩臂(2)伸长，直到D等于DT。
6.根据权利要求5所述的基于点激光测距的货箱自动抓取方法，其特征在于，步骤3所述的将抓具(4)下放到目标位置，实现抓取任务；然后伸缩臂收缩，抬升目标货箱(5)；最后，大臂(1)旋转，将目标货箱(5)带离作业平面，具体如下：
步骤3.1、将抓具(4)下放到目标位置，收紧卡爪(12)；
步骤3.2、控制器(8)发送抬升指令至执行单元，伸缩臂(2)收缩至原始位置，抬升目标货箱(5)；
步骤3.3、大臂(1)水平旋转90°，将目标货箱(5)带离作业平面；
步骤3.4、目标货箱(5)到达目标位置后，伸缩臂(2)伸长，卡爪(12)放松将目标货箱(5)放至目标位置。
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