CN113877854A - 应用于并联机器人的物体分拣方法 - Google Patents

应用于并联机器人的物体分拣方法 Download PDF

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CN113877854A CN202111487353.5A CN202111487353A CN113877854A CN 113877854 A CN113877854 A CN 113877854A CN 202111487353 A CN202111487353 A CN 202111487353A CN 113877854 A CN113877854 A CN 113877854A
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朱平步
迟鹏庆
邵玲轩
刘松涛
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Abstract

本发明涉及一种应用于并联机器人的物体分拣方法，包括：标识各待分拣物体；在接收到预设触发信号时，获取待分拣物体的图像数据，确定接收预设触发信号时的时间，以及获取传送带的传送速度；识别图像数据中的目标标识；根据目标标识、接收预设触发信号时的时间和传送带的传送速度确定各时刻下待分拣物体的传送位置；根据各时刻下待分拣物体的传送位置控制并联机器人分拣待分拣物体。本发明实现了多台并联机器人分拣同一批物体时，能够共用确定出的传送位置，且能够灵活设定各并联机器人的分拣任务，以及无需设置多组检测设备，使得本发明分拣成本低，且对分拣环境要求低，能够适用于复杂环境下的物体分拣。

Description

应用于并联机器人的物体分拣方法
技术领域
本发明涉及机械自动化技术领域，具体涉及一种应用于并联机器人的物体分拣方法。
背景技术
自动化是指机器或装置在无人干预的情况下按预定的程序或指令自动进行操作或控制的过程，而机械自动化就是机器或者装置通过机械方式来实现自动化控制的过程。自动化的设备包括并联机器人，每条生产线上一般设置有多台并联机器人，每台并联机器人执行的任务可以相同，也可以不同。
目前，控制每台并联机器人完成预设的任务的方法可以是通过对每台并联机器人进行单独配置，还可以是给每台并联机器人单独配置对应的检测设备，使得每台并联机器人根据对应的检测设备发送的检测数据来完成预设任务。
然而，由于每条生产线上的并联机器人的数量众多，对每台并联机器人进行单独配置，存在配置过程复杂和配置程序不具备通用性的缺点。给每台并联机器人单独配置对应的检测设备，使得相关技术存在检测成本高和只能适用于简单环境检测的缺点。
发明内容
有鉴于此，为了在一定程度上解决相关技术存在的问题，本发明提供了一种应用于并联机器人的物体分拣方法。
本发明采用如下技术方案：
一种应用于并联机器人的物体分拣方法，包括：
标识各待分拣物体；
在接收到预设触发信号时，获取所述待分拣物体的图像数据，确定接收所述预设触发信号时的时间，以及获取所述传送带的传送速度；
识别所述图像数据中的目标标识；
根据所述目标标识、所述接收所述预设触发信号时的时间和所述传送带的传送速度确定各时刻下所述待分拣物体的传送位置；
根据各时刻下所述待分拣物体的传送位置控制并联机器人分拣所述待分拣物体。
优选的，所述传送位置的坐标为同一世界坐标系下的位置坐标。
优选的，所述根据所述目标标识、所述接收所述预设触发信号时的时间和所述传送带的传送速度确定各时刻下所述待分拣物体的传送位置之后，本发明的应用于并联机器人的物体分拣方法，还包括：
根据预设过滤误差方法过滤所述传送位置中的误差；所述误差包括多次识别误差和时间差误差。
优选的，所述根据预设过滤误差方法过滤所述传送位置中的误差之后，本发明的应用于并联机器人的物体分拣方法，还包括：
根据所述待分拣物体的图像数据确定所述待分拣物体的姿态数据；
根据所述姿态数据和所述传送位置进行叠料筛选，以确定发生堆叠的待分拣物体；
定义并联机器人不对所述发生堆叠的待分拣物体进行分拣处理。
优选的，所述并联机器人的数量为多台；
所述根据各时刻下所述待分拣物体的传送位置控制并联机器人分拣所述待分拣物体，包括：
确定各所述并联机器人的抓取任务、工作方式和抓取顺序；
根据各时刻下所述待分拣物体的传送位置确定当前待分拣物体的状态；所述当前待分拣物体的状态包括等待、准备、激活、完成和超界；所述等待为未进入当前并联机器人对应的工作区域的状态；所述准备为进入所述当前并联机器人对应的工作区域，但未被分拣的状态；所述激活为正在被分拣的状态；所述完成为分拣完成的状态；所述超界为所述当前并联机器人未抓取到的其抓取任务中的待分拣物体对应的状态；
根据当前待分拣物体的状态控制对应并联机器人分拣目标待分拣物体，并确定剩余未被分拣物体；
重复执行步骤：根据各时刻下所述待分拣物体的传送位置确定当前待分拣物体的状态，以及步骤：根据当前待分拣物体的状态控制对应并联机器人分拣目标待分拣物体，并确定剩余未被分拣物体，直至分拣完成。
优选的，所述根据各时刻下所述待分拣物体的传送位置确定当前待分拣物体的状态之后，本发明的应用于并联机器人的物体分拣方法，还包括：
将所述传送位置和所述当前待分拣物体的状态发送给预设上位机，以使所述预设上位机显示所述传送位置和所述当前待分拣物体的状态。
优选的，当所述当前待分拣物体的状态为超界时，定义所述当前并联机器人对应的下一并联机器人分拣超界状态的待分拣物体。
优选的，所述根据所述目标标识、所述接收所述预设触发信号时的时间和所述传送带的传送速度确定各时刻下所述待分拣物体的传送位置之后，还包括：
根据所述传送位置确定所述待分拣物体的平均分散密度；
根据所述平均分散密度调节所述传送带的传送速度。
本发明采用以上技术方案，一种应用于并联机器人的物体分拣方法，包括：标识各待分拣物体；在接收到预设触发信号时，获取所述待分拣物体的图像数据，确定接收所述预设触发信号时的时间，以及获取所述传送带的传送速度；识别所述图像数据中的目标标识；根据所述目标标识、所述接收所述预设触发信号时的时间和所述传送带的传送速度确定各时刻下所述待分拣物体的传送位置；根据各时刻下所述待分拣物体的传送位置控制并联机器人分拣所述待分拣物体。基于此，本发明通过标识各待分拣物体，并在接收到预设触发信号时，确定各时刻下所述待分拣物体的传送位置，实现了多台并联机器人分拣同一批物体时，能够共用确定出的传送位置，且能够灵活设定各并联机器人的分拣任务，以及无需设置多组检测设备，使得本发明分拣成本低，且对分拣环境要求低，能够适用于复杂环境下的物体分拣。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种应用于并联机器人的物体分拣方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种物体处理系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种物体排序示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
图1是本发明实施例提供的一种应用于并联机器人的物体分拣方法的流程示意图。如图1所示，本实施例的应用于并联机器人的物体分拣方法，包括：
S101、标识各待分拣物体；
S102、在接收到预设触发信号时，获取所述待分拣物体的图像数据，确定接收所述预设触发信号时的时间，以及获取所述传送带的传送速度；
S103、识别所述图像数据中的目标标识；
S104、根据所述目标标识、所述接收所述预设触发信号时的时间和所述传送带的传送速度确定各时刻下所述待分拣物体的传送位置；
S105、根据各时刻下所述待分拣物体的传送位置控制并联机器人分拣所述待分拣物体。
具体的，传送带上设置有多个标识，更具体的，将待分拣物体放置在标识对应的置放区，如此，通过计算该标识的位置即可确定对应的待分拣物体的位置。预设触发信号为外部触发信号，当接收到外部触发信号时，获取待分拣物体的位置相关数据，并确定各待分拣物体的传送位置，如此，能够保证确定出的各待分拣物体的传送位置为同一时刻下的物体位置。
在实际应用过程中，本实施例的应用于并联机器人的物体分拣方法通过物体处理系统实现。图2是本发明实施例提供的一种物体处理系统的结构示意图。如图2所示，本实施例的物体处理系统包括：视觉处理装置21、传送带22、控制装置23和并联机器人24。并联机器人24和视觉处理装置21分别与控制装置23连接。待分拣物体跟随传送带22移动，控制装置23接收到外部触发信号后，控制视觉处理装置21获取识别区的待分拣物体的图像数据，确定接收所述预设触发信号时的时间，以及获取所述传送带的传送速度；然后，识别所述图像数据中的目标标识，以及根据所述目标标识、所述接收所述预设触发信号时的时间和所述传送带的传送速度确定各时刻下所述待分拣物体的传送位置。最后，根据各时刻下所述待分拣物体的传送位置控制并联机器人分拣所述待分拣物体。
此外，并联机器人的从动臂多采用轻质细杆制作而成，使得其末端动平台可获得很高的运动速度和加速度，进而更好的适用于高速物流生产线上物料的分拣、搬运和抓放等操作。
本实施例采用以上技术方案，一种应用于并联机器人的物体分拣方法，包括：标识各待分拣物体；在接收到预设触发信号时，获取所述待分拣物体的图像数据，确定接收所述预设触发信号时的时间，以及获取所述传送带的传送速度；识别所述图像数据中的目标标识；根据所述目标标识、所述接收所述预设触发信号时的时间和所述传送带的传送速度确定各时刻下所述待分拣物体的传送位置；根据各时刻下所述待分拣物体的传送位置控制并联机器人分拣所述待分拣物体。基于此，本实施例通过标识各待分拣物体，并在接收到预设触发信号时，确定各时刻下所述待分拣物体的传送位置，实现了多台并联机器人分拣同一批物体时，能够共用确定出的传送位置，且能够灵活设定各并联机器人的分拣任务，以及无需设置多组检测设备，使得本实施例分拣成本低，且对分拣环境要求低，能够适用于复杂环境下的物体分拣。
优选的，所述传送位置的坐标为同一世界坐标系下的位置坐标。
优选的，所述根据所述目标标识、所述接收所述预设触发信号时的时间和所述传送带的传送速度确定各时刻下所述待分拣物体的传送位置之后，本实施例的应用于并联机器人的物体分拣方法，还包括：
根据预设过滤误差方法过滤所述传送位置中的误差；所述误差包括多次识别误差和时间差误差。
具体的，当一个周期对同一个物体多次被识别时，导致同一个物体发送多个位置，这种情况下的误差为多次识别误差。在实际应用中，物体从识别到发送状态信息，中间存在处理物体信息的时间差，这些时间差会造成实际物体信息中的位置信息计算产生偏差，这种情况下的误差为时间差误差。
当确定出某一时刻两传送位置在预设误差范围内，且该两传送位置对应的物体相同，则判定该两传送位置为同一个物体多次识别下的传送位置，此时，系统删除该两传送位置。对于时间差误差，通过校正系统控制装置接收到物体信息的时间来消除物体从识别到发送状态信息，中间存在处理物体信息的时间差。
优选的，所述根据预设过滤误差方法过滤所述传送位置中的误差之后，本实施例的应用于并联机器人的物体分拣方法，还包括：
根据所述待分拣物体的图像数据确定所述待分拣物体的姿态数据；
根据所述姿态数据和所述传送位置进行叠料筛选，以确定发生堆叠的待分拣物体；
定义并联机器人不对所述发生堆叠的待分拣物体进行分拣处理。
具体的，因视觉识别时以标识识别而不是整个物体，如一个盒子上有一行字，识别的到这一行字就认为是一个物体。若出现两个标识不重叠但物体重叠的现象，计算物体形状，在误差范围内判定是否叠料。
优选的，所述并联机器人的数量为多台；
所述根据各时刻下所述待分拣物体的传送位置控制并联机器人分拣所述待分拣物体，包括：
确定各所述并联机器人的抓取任务、工作方式和抓取顺序；
根据各时刻下所述待分拣物体的传送位置确定当前待分拣物体的状态；所述当前待分拣物体的状态包括等待、准备、激活、完成和超界；所述等待为未进入当前并联机器人对应的工作区域的状态；所述准备为进入所述当前并联机器人对应的工作区域，但未被分拣的状态；所述激活为正在被分拣的状态；所述完成为分拣完成的状态；所述超界为所述当前并联机器人未抓取到的其抓取任务中的待分拣物体对应的状态；
根据当前待分拣物体的状态控制对应并联机器人分拣目标待分拣物体，并确定剩余未被分拣物体；
重复执行步骤：根据各时刻下所述待分拣物体的传送位置确定当前待分拣物体的状态，以及步骤：根据当前待分拣物体的状态控制对应并联机器人分拣目标待分拣物体，并确定剩余未被分拣物体，直至分拣完成。
详细的，工作方式包括按比例抓取、按并联机器人最大能力抓取和按分组抓取。其中，按比例抓取为根据传送带上物体数量，按预设比例抓取物体。按并联机器人最大能力抓取为按照并联机器人抓取物体的速度，尽最大能力抓取物体。按分组抓取为根据预设规则将物体分组，抓取每组物体中的一部分。
抓取顺序包括：
1、按照物体池获取各物体的物体信息的先后顺序，将传送带上所有物体进行排序，得到第一排序结果，根据该第一排序结果依次抓取各物体。
2、按照物体池获取各物体的物体信息的先后顺序，将传送带上的并联机器人的工作区域上的所有物体进行排序，得到第二排序结果，根据该第二排序结果依次抓取各物体。
3、根据物体在传送带上的坐标位置的前后顺序（定义传送带的传送方向为前方），将传送带上所有物体进行排序，得到第三排序结果，根据该第三排序结果依次抓取各物体。
其中，系统识别待分拣物体后，获得待分拣物体的初始的状态信息，将这些初始的状态信息中的初始位置转换为世界坐标系下的初始位置，并将获取到的所有物体信息存储在一个缓存区，称这个缓存区为物体池。物体被抓取，系统删除该缓存区中的被抓取物体的信息。
工作区域为并联机器人对应的抓取区域，并联机器人只抓取工作区域中的物体。
在一个具体的例子中，图3是本发明实施例提供的一种物体排序示意图。其中，x1、x2、x3、x4、x5和x6分别表示各物体的标号；t1、t2、t3、t4、t5和t6用于表示物体池获取各物体的物体信息的先后顺序，具体的，物体池获取各物体的物体信息的先后顺序为：t1、t2、t3、t4、t5、t6，即按照前述排序结果，依次是：t1对应的物体的物体信息进入物体池、t2对应的物体的物体信息进入物体池、t3对应的物体的物体信息进入物体池、t4对应的物体的物体信息进入物体池、t5对应的物体的物体信息进入物体池、t6对应的物体的物体信息进入物体池。
参考图3，第一种抓取顺序，即按照物体池获取各物体的物体信息的先后顺序，将传送带上所有物体进行排序，得到第一排序结果，根据该第一排序结果依次抓取各物体。对应的，图3中，各物体的抓取顺序为：x1、x2、x3、x4、x5、x6。在具体的抓取过程中，如图3所示，此时，进入工作工作区域中的物体有x1、x2和x4，所以，该情况下，并联机器人依次抓取x1、x2，等到x3进入工作区域后，抓取x3，抓取x3后，由于x4已在工作区域内，且其抓取顺序排在x3之后，紧邻x3，故再抓取x4，按照该原理，接下来依次抓取x5、x6。
第二种抓取顺序，即按照物体池获取各物体的物体信息的先后顺序，将传送带上的并联机器人的工作区域上的所有物体进行排序，得到第二排序结果，根据该第二排序结果依次抓取各物体。对应的，图3中，只有x1、x2和x4进入工作区域，因此，工作区域上的所有物体的抓取顺序为：x1、x2、x4。
第三种抓取顺序，即根据物体在传送带上的坐标位置的前后顺序（定义传送带的传送方向为前方），将传送带上所有物体进行排序，得到第三排序结果，根据该第三排序结果依次抓取各物体。对应的，图3中，明显可以看出，传送带上各物体的前后顺序为：x2、x1、x4、x3、x6、x5。具体的，由于此时，只有x1、x2和x4进入工作区域，因此，该情况下，并联机器人先后抓取：x2、x1、x4，等到x3、x6、x5依次进入工作区域后，再依次抓取x3、x6、x5。
在实际应用过程中，假如并联机器人的数量为3台，可以设置第一台并联机器人的工作方式为按并联机器人最大能力抓取，第二台并联机器人的工作方式为按比例抓取，第三台并联机器人的工作方式为按并联机器人最大能力抓取。同理，用户可根据实际需求设置各并联机器人的抓取顺序。
优选的，所述根据各时刻下所述待分拣物体的传送位置确定当前待分拣物体的状态之后，本实施例的应用于并联机器人的物体分拣方法，还包括：
将所述传送位置和所述当前待分拣物体的状态发送给预设上位机，以使所述预设上位机显示所述传送位置和所述当前待分拣物体的状态。
优选的，当所述当前待分拣物体的状态为超界时，定义所述当前并联机器人对应的下一并联机器人分拣超界状态的待分拣物体。
优选的，所述根据所述目标标识、所述接收所述预设触发信号时的时间和所述传送带的传送速度确定各时刻下所述待分拣物体的传送位置之后，本实施例的应用于并联机器人的物体分拣方法，还包括：
根据所述传送位置确定所述待分拣物体的平均分散密度；
根据所述平均分散密度调节所述传送带的传送速度。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程示意图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种应用于并联机器人的物体分拣方法，其特征在于，包括：
标识各待分拣物体；
在接收到预设触发信号时，获取所述待分拣物体的图像数据，确定接收所述预设触发信号时的时间，以及获取所述传送带的传送速度；
识别所述图像数据中的目标标识；
根据所述目标标识、所述接收所述预设触发信号时的时间和所述传送带的传送速度确定各时刻下所述待分拣物体的传送位置；
根据各时刻下所述待分拣物体的传送位置控制并联机器人分拣所述待分拣物体。
2.根据权利要求1所述的应用于并联机器人的物体分拣方法，其特征在于，所述传送位置的坐标为同一世界坐标系下的位置坐标。
3.根据权利要求1所述的应用于并联机器人的物体分拣方法，其特征在于，所述根据所述目标标识、所述接收所述预设触发信号时的时间和所述传送带的传送速度确定各时刻下所述待分拣物体的传送位置之后，还包括：
根据预设过滤误差方法过滤所述传送位置中的误差；所述误差包括多次识别误差和时间差误差。
4.根据权利要求3所述的应用于并联机器人的物体分拣方法，其特征在于，所述根据预设过滤误差方法过滤所述传送位置中的误差之后，还包括：
根据所述待分拣物体的图像数据确定所述待分拣物体的姿态数据；
根据所述姿态数据和所述传送位置进行叠料筛选，以确定发生堆叠的待分拣物体；
定义并联机器人不对所述发生堆叠的待分拣物体进行分拣处理。
5.根据权利要求1所述的应用于并联机器人的物体分拣方法，其特征在于，所述并联机器人的数量为多台；
所述根据各时刻下所述待分拣物体的传送位置控制并联机器人分拣所述待分拣物体，包括：
确定各所述并联机器人的抓取任务、工作方式和抓取顺序；
根据各时刻下所述待分拣物体的传送位置确定当前待分拣物体的状态；所述当前待分拣物体的状态包括等待、准备、激活、完成和超界；所述等待为未进入当前并联机器人对应的工作区域的状态；所述准备为进入所述当前并联机器人对应的工作区域，但未被分拣的状态；所述激活为正在被分拣的状态；所述完成为分拣完成的状态；所述超界为所述当前并联机器人未抓取到的其抓取任务中的待分拣物体对应的状态；
根据当前待分拣物体的状态控制对应并联机器人分拣目标待分拣物体，并确定剩余未被分拣物体；
重复执行步骤：根据各时刻下所述待分拣物体的传送位置确定当前待分拣物体的状态，以及步骤：根据当前待分拣物体的状态控制对应并联机器人分拣目标待分拣物体，并确定剩余未被分拣物体，直至分拣完成。
6.根据权利要求4所述的应用于并联机器人的物体分拣方法，其特征在于，所述根据各时刻下所述待分拣物体的传送位置确定当前待分拣物体的状态之后，还包括：
将所述传送位置和所述当前待分拣物体的状态发送给预设上位机，以使所述预设上位机显示所述传送位置和所述当前待分拣物体的状态。
7.根据权利要求4所述的应用于并联机器人的物体分拣方法，其特征在于，当所述当前待分拣物体的状态为超界时，定义所述当前并联机器人对应的下一并联机器人分拣超界状态的待分拣物体。
8.根据权利要求1所述的应用于并联机器人的物体分拣方法，其特征在于，所述根据所述目标标识、所述接收所述预设触发信号时的时间和所述传送带的传送速度确定各时刻下所述待分拣物体的传送位置之后，还包括：
根据所述传送位置确定所述待分拣物体的平均分散密度；
根据所述平均分散密度调节所述传送带的传送速度。
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