CN112372644A - 一种机器人的高效分拣方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人的高效分拣方法，步骤为S1、设置机器人若干个机械臂的位置，保证每个机械臂末端作用点均能够达到的其工作的若干工位，工位包括机械臂的取物点o和多个放置点；S2、确定调度系统中每个机械臂的分拣轨迹，其中包括所有机械臂从初始点和运动路线；S3、通过机械臂传感器获取机械臂在上次工作停止时的位置，根据调度系统初始化机械臂的初始点；S4、机器人通过相机获取的待抓取目标的图像，将所述图像转换成可识别的信息，根据可识别的信息和调度系统确定对应的放置点。该发明通过合理的规划机械臂运动以及运动轨迹能极大的提高分拣任务的完成，简化分拣过程中的机械臂轨迹运动计算、以及差错补偿。

Description

一种机器人的高效分拣方法

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域，尤其涉及一种机器人的高效分拣方法。

背景技术

双臂机器人相对于单臂工作效率高，可以完成协作的任务，同时也能单独工作。从控制上来讲，双臂协调是一个研究方向，双臂涉及很多算法，诸如同步、轨迹预判、防止互碰等，这些算法的考察都比较复杂。双臂相互间的协调控制以及对环境的适应性就成为组合的关键。

大多数双臂机器人用于完成执行双手协调的任务，比如搬运；或者两臂能够各自独立工作用来对多目标的操作与控制。如将螺帽放到螺钉上的配合操作。完成的任务的操作对象大多是同一个。对于完成多个对象的操作的任务时，双臂机器人一般都被当成两个单臂机器人单独运行，或者顺序进行。对于分拣这样环境具有确定性、动作具有重复性的任务。

发明内容

为了提高工作效率，为此，本发明提供一种机器人的高效分拣方法。本发明采用以下技术方案：

一种机器人的高效分拣方法，包括以下步骤：

S1、设置机器人若干个机械臂的位置，保证每个机械臂末端作用点均能够达到的其工作的若干工位，所述工位包括机械臂的取物点o和多个放置点；

S2、确定调度系统中每个机械臂的分拣轨迹，所述分拣轨迹包括所有机械臂从初始点和运动路线；

S3、机器人通过机械臂传感器获取机械臂在上次工作停止时的位置，根据调度系统初始化机械臂的初始点；

S4、机器人通过相机获取的待抓取目标的图像，将所述图像转换成可识别的信息，根据可识别的信息和调度系统确定对应的放置点。

具体地说，若干个所述机械臂对应的若干组i个放置点F围绕机器人阵列设置。

具体地说，每个所述放置点F处均设置有分拣盒，所述分拣盒倾斜设置。

具体地说，每个所述机械臂在分拣轨迹中包括初始点f_xo、等待点f_xw、拍照点f_xc、分拣上放点f_xj,其中x表示第X个机械臂，j表示对应机械臂的i个放置点中的第j个分拣上放点，所述分拣上放点为分拣点上方位置的点。

具体地说，所述机械臂包括第一机械臂和第二机械臂，所述第一机械臂对应的点f_1j和第一机械臂对应的点f_2j呈U型布置，所述取物点o位于U型口处的中心位置，所述第一机械臂和第二机械臂并排水平放置。

具体地说，所述调度系统包括以下步骤：

S11、确定各空间点；第一机械臂和第二机械臂的初始点位于双臂取物作业的工作空间点集合中，空间关系为{f_1o∈S∧f_2o∈S∧f_1o≠f_2o}，其中S表示机械臂取物作业的工作空间点的集合；等待点处于双臂取物作业的工作空间以外的空间点中，第一机械臂等待点集合为F_1w＝{f_1w|f_1w∈(A-B)}，第二机械臂等待点集合为F_2w＝{f_2w|f_2w∈(A-F)},其中A表示双臂工作空间点的集合，B表示第二机械臂工作空间点的集合，F表示第一机械臂工作空间点的集合，

A＝(F∪B)；

S12、确定分拣轨迹。

具体地说，步骤S12的分拣轨迹具体为：

S121、第一机械臂和第二机械臂初始化；第一机械臂从初始点f_1o运动到等待点f_1w，并在等待点处等待2个时间周期，然后运动到拍照点f_1c；第二机械臂从初始点f_2o运动到拍照点f_2c；

S122、第一机械臂和第二机械臂的分拣过程；

A1、第一机械臂的分拣过程：从对应的拍照点f_1c依次运动到抓取点f_1x、起始点f_1o、分拣上放点f_1j、放置点f_1y、分拣上放点f_1j，然后返回拍照点f_1c；、

B1、第二机械臂的分拣过程：在第一机械臂在等待点处等待2个时间周期时，第二机械臂从拍照点f_2c依次运动到其对应的抓取点f_2a、初始点f_2o、分拣上放点f_2j、放置点f_2b、分拣上放点f_2j，然后返回拍照点f_2c；

重复分拣过程，直至结束分拣；

S123、结束分拣：第一机械臂从对应的拍照点f_1c运动到初始点f_1o；第二机械臂从对应的拍照点f_2c运动到对应的等待点f_2w，并在等待点处等待2个时间周期，然后运动到初始点f_1o。

本发明的优点在于：

(1)通过合理的规划机械臂运动以及运动轨迹能极大的提高分拣任务的完成，简化分拣过程中的机械臂轨迹运动计算、以及差错补偿。

(2)实现双臂分拣行为的规划和实现，解决的是分拣过程的运动规划，以及如何实现双臂交替高效安全的分拣。通过对双臂分拣放置盒的提前布局，位置固定，能高效实现双臂交替分拣，实际上类似于2个单臂共同分拣，但同时2个单臂实现交替工作，2个单臂进行各自轨迹预判、防止互碰。同时保证物体在放置区无堆砌。

(3)预设双臂分拣轨迹，实现两个机械臂运动轨迹同步且独立工作，两机械臂运动轨迹根据规划选取相应的任务动作，且同时控制双臂任务动作步调同步。

附图说明

图1-2为本发明机器人分拣布局的示意图。

具体实施方式

如图1-2所示的一种机器人的高效分拣方法，包括以下步骤：

S1、设置机器人若干个机械臂的位置，保证每个机械臂末端作用点均能够达到的其工作的若干工位，所述工位包括机械臂的取物点o和多个放置点；具体地说，取物点o位置不限于图1的位置，只需要位于第一机械臂和第二机械臂动作允许范围内，且和放置点位置不重合。

若干个所述机械臂对应的若干组i个放置点F围绕机器人阵列设置。示例性的，所述机械臂包括第一机械臂和第二机械臂，每个机械臂周围布置6个放置点，布置方式如图2所示。所述机械臂在分拣轨迹中包括初始点f_xo、等待点f_xw、拍照点f_xc、分拣上放点f_xj,其中x表示第X个机械臂，j表示对应机械臂的6个放置点中的第j个分拣上放点，所述分拣上放点为分拣点上方位置的点。

如图1和图2所示，所述第一机械臂对应的点f_1j和第二机械臂对应的点f_2jU型布置，所述取物点o位于U型口处的中心位置，所述第一机械臂和第二机械臂并排水平放置。

在该方案中，每个所述放置点F处均设置有分拣盒，如图2所示，所述分拣盒倾斜设置，具体地说，分拣盒的布局是前高后低，靠近机器人的机械臂的侧边为高点，距离靠近的机械臂远的侧边为低点，这样前高后低的设计利用重力，分拣盒中物体会滑到分拣盒的后部，从而保证分拣盒的放置位置无物体堆砌。

S2、确定调度系统中每个机械臂的分拣轨迹，其中包括所有机械臂从初始点和运动路线；

所述调度系统包括以下步骤：

S11、确定各空间点；第一机械臂和第二机械臂的初始点位于双臂取物作业的工作空间点集合中，空间关系为{f_1o∈S∧f_2o∈S∧f_1o≠f_2o}，其中S表示机械臂取物作业的工作空间点的集合；等待点处于双臂取物作业的工作空间以外的空间点中，第一机械臂等待点集合为F_1w＝{f_1w|f_1w∈(A-B)}，第二机械臂等待点集合为F_2w＝{f_2w|f_2w∈(A-F)},其中A表示双臂工作空间点的集合，B表示第二机械臂工作空间点的集合，F表示第一机械臂工作空间点的集合，

A＝(F∪B)；设定第一机械臂的抓取点和放置点分别为f_1x和f_1y，第二机械臂的抓取点和放置点分别为f_2a和f_2b，{f_1x∈S,f_1y∈J,f_2a∈S,f_2b∈K}，其中J表示第一机械臂放置点的集合，K表示第二机械臂放置点的集合；设定第一机械臂的抓取点、放置点、分拣上放点分别为f_1x，f_1y，f_1j；第二机械臂的抓取点、放置点、分拣上放点分别为f_2a，f_2b，f_2j。空间集合关系为{u＝{0,0,z|z>0}|f_1y＝(x_y，y_y，z_y),f_1j＝f_1y+u,f_1x∈S,f_1y、f_1j∈J}，{u＝{0,0,z|z>0}|f_2b＝(x_b，y_b，z_b),f_2j＝f_2b+u,f_2a∈S,f_2b、f_2j∈K}，其中J表示第一机械臂放物作业的工作空间点的集合，K表示第二机械臂放物作业的工作空间点的集合；

S12、确定分拣轨迹；具体为：

S121、第一机械臂和第二机械臂初始化；第一机械臂从初始点f_1o运动到等待点f_1w，并在等待点处等待2个时间周期，然后运动到拍照点f_1c；第二机械臂从初始点f_2o运动到拍照点f_2c；

S122、第一机械臂和第二机械臂的分拣过程；

A1、第一机械臂的分拣过程：从对应的拍照点f_1c依次运动到抓取点f_1x、起始点f_1o、分拣上放点f_1j、放置点f_1y、分拣上放点f_1j，然后返回拍照点f_1c；、

B1、第二机械臂的分拣过程：在第一机械臂在等待点处等待2个时间周期时，第二机械臂从拍照点f_2c依次运动到其对应的抓取点f_2a、初始点f_2o、分拣上放点f_2j、放置点f_2b、分拣上放点f_2j，然后返回拍照点f_2c；

重复分拣过程，直至结束分拣；

S123、结束分拣：第一机械臂从对应的拍照点f_1c运动到初始点f_1o；第二机械臂从对应的拍照点f_2c运动到对应的等待点f_2w，并在等待点处等待2个时间周期，然后运动到初始点f_1o。具体如下表所示。

S3、机器人通过机械臂传感器获取机械臂在上次工作停止时的位置，根据调度系统初始化机械臂的初始点；

S4、机器人通过相机获取的待抓取目标的图像，将所述图像转换成可识别的信息，根据可识别的信息和调度系统确定对应的放置点。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种机器人的高效分拣方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、设置机器人若干个机械臂的位置，保证每个机械臂末端作用点均能够达到的其工作的若干工位，所述工位包括机械臂的取物点o和多个放置点；

S2、确定调度系统中每个机械臂的分拣轨迹，所述分拣轨迹包括所有机械臂从初始点和运动路线；

S3、机器人通过机械臂传感器获取机械臂在上次工作停止时的位置，根据调度系统初始化机械臂的初始点；

S4、机器人通过相机获取的待抓取目标的图像，将所述图像转换成可识别的信息，根据可识别的信息和调度系统确定对应的放置点。

2.根据权利要求1所述的一种机器人的高效分拣方法，其特征在于，若干个所述机械臂对应的若干组i个放置点F围绕机器人阵列设置。

3.根据权利要求2所述的一种机器人的高效分拣方法，其特征在于，每个所述放置点F处均设置有分拣盒，所述分拣盒倾斜设置。

4.根据权利要求3所述的一种机器人的高效分拣方法，其特征在于，每个所述机械臂在分拣轨迹中包括初始点f_xo、等待点f_xw、拍照点f_xc、分拣上放点f_xj,其中x表示第X个机械臂，j表示对应机械臂的i个放置点中的第j个分拣上放点，所述分拣上放点为分拣点上方位置的点。

5.根据权利要求4所述的一种机器人的高效分拣方法，其特征在于，所述机械臂包括第一机械臂和第二机械臂，所述第一机械臂对应的点f_1j和第二机械臂对应的点f_2j呈U型布置，所述取物点o位于U型口处的中心位置，所述第一机械臂和第二机械臂并排水平放置。

6.根据权利要求5所述的一种机器人的高效分拣方法，其特征在于，所述调度系统包括以下步骤：

S11、确定各空间点；第一机械臂和第二机械臂的初始点位于双臂取物作业的工作空间点集合中，空间关系为{f_1o∈S∧f_2o∈S∧f_1o≠f_2o}，其中S表示机械臂取物作业的工作空间点的集合；等待点处于双臂取物作业的工作空间以外的空间点中，第一机械臂等待点集合为F_1w＝{f_1w|f_1w∈(A-B)}，第二机械臂等待点集合为F_2w＝{f_2w|f_2w∈(A-F)},其中A表示双臂工作空间点的集合，B表示第二机械臂工作空间点的集合，F表示第一机械臂工作空间点的集合，

A＝(F∪B)；设定第一机械臂的抓取点和放置点分别为f_1x和f_1y，第二机械臂的抓取点和放置点分别为f_2a和f_2b，{f_1x∈S,f_1y∈J,f_2a∈S,f_2b∈K}，其中J表示第一机械臂放置点的集合，K表示第二机械臂放置点的集合；

S12、确定分拣轨迹。

7.根据权利要求6所述的一种机器人的高效分拣方法，其特征在于，步骤S12的分拣轨迹具体为：

S121、第一机械臂和第二机械臂初始化；第一机械臂从初始点f₁₀运动到等待点f_1w，并在等待点处等待2个时间周期，然后运动到拍照点f_1c；第二机械臂从初始点f₂₀运动到拍照点f_2c；

S122、第一机械臂和第二机械臂的分拣过程；

A1、第一机械臂的分拣过程：从对应的拍照点f_1c依次运动到抓取点f_1x、起始点f₁₀、分拣上放点f_1j、放置点f_1y、分拣上放点f_1j，然后返回拍照点f_1c；、

B1、第二机械臂的分拣过程：在第一机械臂在等待点处等待2个时间周期时，第二机械臂从拍照点f_2c依次运动到其对应的抓取点f_2a、初始点f₂₀、分拣上放点f_2j、放置点f_2b、分拣上放点f_2j，然后返回拍照点f_2c；

重复分拣过程，直至结束分拣；

S123、结束分拣：第一机械臂从对应的拍照点f_1c运动到初始点f₁₀；第二机械臂从对应的拍照点f_2c运动到对应的等待点f_2w，并在等待点处等待2个时间周期，然后运动到初始点f₁₀。

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