CN113651108A - 一种基于玻璃堆垛的机械手抓取玻璃位置校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于玻璃堆垛的机械手抓取玻璃位置校正方法,属于机械手技术领域,根据玻璃建立立体坐标系;获取玻璃的放置信息,该放置信息包含放置坐标、玻璃类型和玻璃尺寸;对放置信息进行特征提取,得到第一信息集;获取机械手的运行信息,该运行信息包含抓取坐标、机械手类型、夹持距离和转动角度;对运行信息进行特征提取,得到第二信息集;对第一信息集和第二信息集进行训练,得到训练集;根据训练集对机械手的抓取位置进行调整并对玻璃进行夹取;本发明用于解决现有方案中机械手抓取玻璃的效果不佳的技术问题。

Description

一种基于玻璃堆垛的机械手抓取玻璃位置校正方法
技术领域
本发明涉及机械手技术领域,具体涉及一种基于玻璃堆垛的机械手抓取玻璃位置校正方法。
背景技术
机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能,通过设定的程序用来抓取、搬运物件或操作工具的装置。
现有的机械手在抓取玻璃时,不能根据玻璃的位置和机械手的位置自动校正和调整,导致机械手抓取玻璃的效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于玻璃堆垛的机械手抓取玻璃位置校正方法,解决以下技术问题:如何解决现有方案中机械手抓取玻璃的效果不佳的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种基于玻璃堆垛的机械手抓取玻璃位置校正方法,包括:根据玻璃建立立体坐标系;获取玻璃的放置信息,该放置信息包含放置坐标、玻璃类型和玻璃尺寸,对放置信息进行特征提取,得到第一信息集;
获取机械手的运行信息,该运行信息包含抓取坐标、机械手类型、夹持距离和转动角度;对运行信息进行特征提取,得到第二信息集;
对第一信息集和第二信息集进行训练,得到训练集;
根据训练集对机械手的抓取位置进行调整并对玻璃进行夹取。
进一步地,根据玻璃建立坐标系的具体步骤包括:获取玻璃的中点,将该中点设定为原点,根据预设的方向和距离建立立体坐标系。
进一步地,对放置信息进行特征提取的具体步骤包括:获取放置信息中的放置坐标、玻璃类型和玻璃尺寸,对各项数据进行特征归类,得到第一数字集和第一文本集;
对第一数字集中的玻璃尺寸进行标记,将玻璃尺寸中的玻璃长度、玻璃宽度和玻璃高度分别标记为B1、B2和B3,将标记的各项数据分类组合,得到第一数字标记集;
对第一文本集中的放置坐标和玻璃类型进行标记并获取对应的预设值,将放置坐标标记为(fx,fy,fz),根据放置坐标获取玻璃放置的倾斜角度并取值标记为B4;将玻璃类型标记为BL,设定不同的玻璃类型均对应一个不同的玻类预设值,将玻璃类型与所有的玻璃类型进行匹配获取对应的玻类预设值并标记为Y1;将标记的各项数据分类组合,得到第一文本标记集;第一数字标记集和第一文本标记集构成第一信息集。
进一步地,对运行信息进行特征提取的具体步骤包括:获取运行信息中的抓取坐标、机械手类型、夹持距离和转动角度,对各项数据进行特征归类,得到第二数字集和第二文本集;
获取第二数字集中的夹持距离和转动角度,将夹持距离中的最大夹持距离和最小夹持距离分别标记为C1和C2;将转动角度中的最大转动角度和最小转动角度分别标记为C3和C4;将标记的各项数据分类组合,得到第二数字标记集;
对第二文本集中的抓取坐标和机械手类型进行标记并获取对应的预设值,将抓取坐标标记为(zx,zy,zz);将机械手类型标记为SL;设定不同的机械手类型均对应一个不同的手类关联值,将第二文本集中的机械手类型与所有的机械手类型进行匹配获取对应的手类关联值并标记为Y2;将标记的各项数据分类组合,得到第二文本标记集;第二数字标记集和第二文本标记集构成第二信息集。
进一步地,对第一信息集和第二信息集进行训练的具体步骤包括:获取第一信息集和第二信息集中标记的各项数据并进行归一化处理取值,利用公式
Figure BDA0003227930610000031
计算获取抓取值,其中,a1和a2表示为不同的比例系数,BX表示为玻璃系数,将抓取值与预设的抓取阈值进行匹配,若抓取值大于抓取阈值,则生成调整信号,根据调整信号对机械手的位置进行分析。
进一步地,玻璃系数通过公式计算得到,该公式为:BX=Y1×(b1×B1+b1×B2+b3×B3+μ);其中,b1、b2和b3表示为不同的比例系数,μ表示为玻璃补偿因子,取值范围为(0,2)。
进一步地,根据调整信号对机械手的位置进行分析的具体步骤包括:根据放置坐标和抓取坐标通过公式d1=zy-fy计算获取第一移动距离;
利用公式
Figure BDA0003227930610000032
计算获取第二移动距离,其中,d0表示为机械手与抓取玻璃接触的长度;将抓取值、调整信号、第一移动距离和第二移动距离分类组合,得到训练集。
进一步地,根据训练集对机械手的抓取位置进行调整并对玻璃进行夹取的具体步骤包括:根据第一移动距离使得机械手移动至待抓取玻璃的同一平面,根据放置倾斜角度控制机械手转动,使得机械手抓取的角度与玻璃的放置倾斜角度一致,根据第二移动距离控制机械手向待抓取玻璃的方向移动并进行抓取。
本发明的有益效果:
1、根据玻璃建立立体坐标系,基于立体坐标系可以为机械手的位置校正提供有效的数据支持,获取玻璃的放置信息和机械手的运行信息,对放置信息进行特征提取,得到第一信息集;对运行信息进行特征提取,得到第二信息集;通过对机械手和玻璃方面进行数据采集,为机械手的位置和调整以及玻璃抓取提供了可靠的数据支持,避免采集的数据单一导致位置校正的准确率低;
2、对第一信息集和第二信息集进行训练,得到训练集;通过对采集的各项数据进行联立计算,可以从不同方面对机械手的状态进行分析和调整;根据训练集对机械手的抓取位置进行调整并对玻璃进行夹取,可以有效提高机械手调整的效率和准确率,避免机械手调整的位置与抓取的玻璃位置不匹配。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种基于玻璃堆垛的机械手抓取玻璃位置校正方法的步骤框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,本发明为一种基于玻璃堆垛的机械手抓取玻璃位置校正方法,包括:根据玻璃建立立体坐标系,获取玻璃四个顶角连接的两条斜线,得到玻璃的中点,将该中点设定为原点,根据预设的方向和距离建立立体坐标系;例如,四个顶角为A、B、C和D,A和B均位于上方,C和D均位于下方,A和C均位于同一竖直线上,B和D均位于同一竖直线上,A和D的连线为第一斜线,B和C的连线为第二斜线,第一斜线和第二斜线的交点即为中点,预设的方向共有x、y、z三个方向,预设的距离根据玻璃的尺寸进行设定,距离可以设定为2cm;
本实施例中,根据玻璃建立立体坐标系,可以方便快速的对机械手进行调整,并且机械手依据玻璃的坐标进行调整,可以有效提高机械手调整的效率和准确率,避免机械手调整的位置与抓取的玻璃位置不匹配。
获取玻璃的放置信息,该放置信息包含放置坐标、玻璃类型和玻璃尺寸;对放置信息进行特征提取,得到第一信息集;具体的步骤包括:获取放置信息中的放置坐标、玻璃类型和玻璃尺寸,对各项数据进行特征归类,得到第一归类集,第一归类集包含第一数字集和第一文本集;
对第一数字集中的玻璃尺寸进行标记,将玻璃尺寸中的玻璃长度、玻璃宽度和玻璃高度分别标记为B1、B2和B3,将标记的各项数据分类组合,得到第一数字标记集;
对第一文本集中的放置坐标和玻璃类型进行标记并获取对应的预设值,将放置坐标标记为(fx,fy,fz),根据放置坐标获取玻璃放置的倾斜角度并取值标记为B4;将玻璃类型标记为BL,设定不同的玻璃类型均对应一个不同的玻类预设值,将玻璃类型与所有的玻璃类型进行匹配获取对应的玻类预设值并标记为Y1;将标记的各项数据分类组合,得到第一文本标记集;第一数字标记集和第一文本标记集构成第一信息集;
获取机械手的运行信息,该运行信息包含抓取坐标、机械手类型、夹持距离和转动角度;对运行信息进行特征提取,得到第二信息集;具体的步骤包括:获取运行信息中的抓取坐标、机械手类型、夹持距离和转动角度,对各项数据进行特征归类,得到第二归类集,第二归类集包含第二数字集和第二文本集;
获取第二数字集中的夹持距离和转动角度,将夹持距离中的最大夹持距离和最小夹持距离分别标记为C1和C2;将转动角度中的最大转动角度和最小转动角度分别标记为C3和C4;将标记的各项数据分类组合,得到第二数字标记集;其中,转动角度是指机械手在玻璃上方准备抓取时的可调整角度,转动角度和夹持距离的取值基于玻璃的宽度(即厚度)进行调整;
对第二文本集中的抓取坐标和机械手类型进行标记并获取对应的预设值,将抓取坐标标记为(zx,zy,zz);将机械手类型标记为SL;设定不同的机械手类型均对应一个不同的手类关联值,将第二文本集中的机械手类型与所有的机械手类型进行匹配获取对应的手类关联值并标记为Y2;将标记的各项数据分类组合,得到第二文本标记集;第二数字标记集和第二文本标记集构成第二信息集;
本实施例中,通过对采集的各项数据进行不同方式的处理,可以有效提高数据计算的效率,其中,采集的数据包含数字和文本,对数字类的数据直接进行取值和标记,对文本类的数据进行标记并获取对应的预设值或者关联值,预设值和关联值可以基于现有的玻璃抓取的大数据进行设定,对各项数据进行处理后,可以使得数据规范化便于进行计算。
对第一信息集和第二信息集进行训练,得到训练集;具体的步骤包括:获取第一信息集和第二信息集中标记的各项数据并进行归一化处理取值,利用公式
Figure BDA0003227930610000061
计算获取抓取值,其中,a1和a2表示为不同的比例系数,BX表示为玻璃系数,将抓取值与预设的抓取阈值进行匹配,若抓取值大于抓取阈值,则生成调整信号,根据调整信号对机械手的位置进行分析;
其中,玻璃系数通过公式计算得到,该公式为:BX=Y1×(b1×B1+b1×B2+b3×B3+μ);其中,b1、b2和b3表示为不同的比例系数,μ表示为玻璃补偿因子,取值为0.63552;
根据调整信号对机械手的位置进行分析的具体步骤包括:根据放置坐标和抓取坐标通过公式d1=zy-fy计算获取第一移动距离;其中,第一移动距离使得机械手与抓取的玻璃处于同一平面,将机械手与抓取的玻璃从三维立体状态调整为二维平面状态,在二维平面状态机械手可以快速调整并抓取玻璃,可以提高玻璃抓取的效率;
利用公式
Figure BDA0003227930610000071
计算获取第二移动距离,其中,d0表示为机械手与抓取玻璃接触的长度;将抓取值、调整信号、第一移动距离和第二移动距离分类组合,得到训练集。
根据训练集对机械手的抓取位置进行调整并对玻璃进行夹取,具体的步骤包括:根据第一移动距离使得机械手移动至待抓取玻璃的同一平面,根据放置倾斜角度控制机械手转动,使得机械手抓取的角度与玻璃的放置倾斜角度一致,根据第二移动距离控制机械手向待抓取玻璃的方向移动并进行抓取。
本实施例中,通过对采集的各项数据进行联立计算,使得各项数据之间建立联系,使得机械手根据自身的坐标以及玻璃的坐标进行位置校正,可以有效提高位置校正的准确性,区别于现有方案,本实施例中,先根据机械手的三维坐标和玻璃的三维坐标进行第一次调整,使得机械手和玻璃处于同一平面上,再对机械手进行计算分析,获取到机械手需要调整的角度和距离,使得机械手可以精准的抓取到玻璃,并且机械手的坐标基于每个不同玻璃建立的立体坐标系获取,可以提高机械手与抓取玻璃之间的关联度,在玻璃堆垛上不规则摆放的玻璃来说,可以提高玻璃抓取的准确率。
本发明中的公式均是去除量纲取其数值计算,通过采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式,公式中的预设比例系数和阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获取。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接连接,可以是两个元件内部的连通。对应本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种基于玻璃堆垛的机械手抓取玻璃位置校正方法,其特征在于,包括:
根据玻璃建立立体坐标系;
获取玻璃的放置信息,该放置信息包含放置坐标、玻璃类型和玻璃尺寸;对放置信息进行特征提取,得到第一信息集;
获取机械手的运行信息,该运行信息包含抓取坐标、机械手类型、夹持距离和转动角度;对运行信息进行特征提取,得到第二信息集;
对第一信息集和第二信息集进行训练,得到训练集;
根据训练集对机械手的抓取位置进行调整并对玻璃进行夹取。
2.根据权利要求1所述的一种基于玻璃堆垛的机械手抓取玻璃位置校正方法,其特征在于,根据玻璃建立立体坐标系的具体步骤包括:获取玻璃的中点,将该中点设定为原点,根据预设的方向和距离建立立体坐标系。
3.根据权利要求2所述的一种基于玻璃堆垛的机械手抓取玻璃位置校正方法,其特征在于,对放置信息进行特征提取的具体步骤包括:获取放置信息中的放置坐标、玻璃类型和玻璃尺寸,对各项数据进行特征归类,得到第一数字集和第一文本集;对第一数字集中的玻璃长度、玻璃宽度和玻璃高度分别取值和标记,得到第一数字标记集;对第一文本集中的放置坐标和玻璃类型进行标记并获取对应的预设值,对放置坐标进行标记并获取玻璃放置的倾斜角度;对玻璃类型进行标记并获取对应的玻类预设值,得到第一文本标记集;第一数字标记集和第一文本标记集构成第一信息集。
4.根据权利要求3所述的一种基于玻璃堆垛的机械手抓取玻璃位置校正方法,其特征在于,对运行信息进行特征提取的具体步骤包括:获取运行信息中的抓取坐标、机械手类型、夹持距离和转动角度,对各项数据进行特征归类,得到第二数字集和第二文本集,获取第二数字集中的夹持距离和转动角度,对夹持距离中的最大夹持距离和最小夹持距离分别进行取值和标记;对转动角度中的最大转动角度和最小转动角度分别进行取值和标记;将标记的各项数据分类组合,得到第二数字标记集;对第二文本集中的抓取坐标和机械手类型进行标记并获取对应的预设值,对抓取坐标进行标记;对机械手类型进行标记并获取对应的手类关联值;将标记的各项数据分类组合,得到第二文本标记集;第二数字标记集和第二文本标记集构成第二信息集。
5.根据权利要求4所述的一种基于玻璃堆垛的机械手抓取玻璃位置校正方法,其特征在于,对第一信息集和第二信息集进行训练的具体步骤包括:获取第一信息集和第二信息集中标记的各项数据并进行归一化处理取值和计算来获取抓取值,将抓取值与预设的抓取阈值进行匹配,若抓取值大于抓取阈值,则生成调整信号,根据调整信号对机械手的位置进行分析。
6.根据权利要求5所述的一种基于玻璃堆垛的机械手抓取玻璃位置校正方法,其特征在于,获取放置坐标和抓取坐标并计算获取第一移动距离和第二移动距离;将抓取值、调整信号、第一移动距离和第二移动距离分类组合,得到训练集。
7.根据权利要求6所述的一种基于玻璃堆垛的机械手抓取玻璃位置校正方法,其特征在于,根据第一移动距离使得机械手移动至待抓取玻璃的同一平面,根据放置倾斜角度控制机械手转动,使得机械手抓取的角度与玻璃的放置倾斜角度一致。
8.根据权利要求7所述的一种基于玻璃堆垛的机械手抓取玻璃位置校正方法,其特征在于,根据第二移动距离控制机械手向待抓取玻璃的方向移动并对玻璃进行抓取。
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