CN114523472B - 一种工件协同抓取方法、系统及存储介质 - Google Patents

一种工件协同抓取方法、系统及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及工件抓取技术领域，公开了一种工件协同抓取方法、系统及存储介质，所述方法包括：基于目标工件的重心位置和预设方向将目标工件图片分割为第一图片和第二图片；根据第一端拾器模型图片和第一图片计算第一端拾器在抓取目标工件时的第一位置，根据第二端拾器模型图片和第二图片计算第二端拾器在抓取目标工件时的第二位置；根据第一偏移距离和第二偏移距离计算所述第一端拾器和所述第二端拾器之间的目标距离；采用第一相机和第二相机同时采集目标工件的实际工件图片，并根据所述实际工件图片获取目标工件的实际中心位置和工件位姿；根据实际中心位置、工件位姿和目标抓取位置信息确定实际抓取位置信息。

Description

一种工件协同抓取方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及工件抓取技术领域，尤其涉及一种工件协同抓取方法、系统及存储介质。
背景技术
随着加工技术的提升，加工工件的尺寸也越来越大，大工件是指长度超过3.5米的工件，而在对大尺寸工件进行加工作业完成后，就需要对加工完成的大尺寸工件进行分拣抓取，目前对大尺寸工件的分拣方法主要采用人工利用桁车进行分拣，即人工将桁车移动至工件上方对工件进行抓取，但这种分拣方式不仅耗费时间长，效率低，而且在抓取时因大尺寸工件重量重，在抓取的过程中容易发生倾斜，存在安全隐患。
发明内容
本发明提供了一种工件协同抓取方法、系统及存储介质，以解决现有的工件抓取过程中存在的问题。
为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供一种工件协同抓取方法，应用于工件协同抓取系统，所述工件协同抓取系统包括桁架、第一机械臂、第二机械臂、第一端拾器、第二端拾器、第一相机和第二相机，第一端拾器和第一相机均设置于第一机械臂上，第二端拾器和第二相机均设置于第二机械臂上，第一机械臂和第二机械臂均设置于桁架上，所述方法包括：
确定目标工件的目标中心位置和重心位置；
基于目标工件的重心位置和预设方向将目标工件图片分割为第一图片和第二图片；
根据第一端拾器模型图片和第一图片计算第一端拾器在抓取目标工件时的第一位置，根据第二端拾器模型图片和第二图片计算第二端拾器在抓取目标工件时的第二位置；
根据第一偏移距离和第二偏移距离计算所述第一端拾器和所述第二端拾器之间的目标距离，所述第一偏移距离为所述第一位置和所述目标中心位置之间的偏移距离，所述第二偏移距离为所述第二位置和所述目标中心位置之间的偏移距离；
根据所述目标距离与预设避障距离确定目标抓取位置信息；
采用第一相机和第二相机同时采集目标工件的实际工件图片，并根据所述实际工件图片获取目标工件的实际中心位置和工件位姿；
根据实际中心位置、工件位姿和目标抓取位置信息确定实际抓取位置信息。
可选的，所述基于目标工件的重心位置和预设方向将目标工件图片分割为第一图片和第二图片之前，所述方法还包括：
根据目标工件的工件信息生成工件图片，所述工件信息包括目标工件的尺寸和形状；
基于所述目标工件的尺寸和形状确定所述目标工件的目标中心位置和重心位置。
可选的，所述根据第一端拾器模型图片和第一图片计算第一端拾器在抓取目标工件时的第一位置，包括：
根据第一端拾器模型图片和第一图片计算第一端拾器在抓取目标工件时第一端拾器在目标工件上的第一位置、以及第一端拾器在抓取目标工件时磁点的第一开磁数量和第一开磁位置；
所述根据第二端拾器模型图片和第二图片计算第二端拾器在抓取目标工件时的第二位置，包括：
根据第二端拾器模型图片和第二图片计算第二端拾器在抓取目标工件时第二端拾器在目标工件上的第二位置、以及第二端拾器在抓取目标工件时磁点的第二开磁数量和第二开磁位置。
可选的，所述根据第一偏移距离和第二偏移距离计算所述第一端拾器和所述第二端拾器之间的目标距离，包括：
获取所述第一偏移距离和所述第二偏移距离；
计算所述第一偏移距离和所述第二偏移距离之和作为所述目标距离。
可选的，所述根据所述目标距离与预设避障距离确定目标抓取位置信息，包括：
若所述目标距离大于所述预设避障距离，则输出所述第一位置、所述第一偏移距离、所述第二位置、所述第二偏移距离作为目标抓取位置信息；
若所述目标距离小于所述预设避障距离，则根据预设方法重新计算第一位置和第二位置，所述预设方法包括：
剔除目标工件图片中以重心位置为中点、以预设避障距离为长度的区域，并分别得到第一避障图片和第二避障图片；
根据第一端拾器模型图片和第一避障图片再次计算第一端拾器在抓取目标工件时的第一位置，根据第二端拾器模型图片和第二避障图片再次计算第二端拾器在抓取目标工件时的第二位置。
可选的，所述工件位姿用于获取目标工件抓取时的摆放角度，并通过所述摆放角度计算端拾器抓取目标工件过程中的实际运动距离。
第二方面，本申请实施例提供一种工件协同抓取系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述方法的步骤。
第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法步骤。
有益效果：
本发明提供的工件协同抓取方法，通过将端拾器模型图片与工件图片进行匹配，判定端拾器在目标工件上的目标抓取位置，并通过预设避障距离确定实际抓取位置，最后根据实际抓取位置使用两个端拾器对目标工件的两端进行抓取，通过两端抓取的方式对目标工件进行抓取，能够有效防止工件在抓取的过程中出现倾斜的情况，同时根据工件图片与端拾器模型图片自动计算工件的抓取位置，能够有效提高工件的抓取效率。
附图说明
图1为本发明优选实施例的工件协同抓取方法的流程图；
图2为本发明优选实施例的工件协同抓取系统的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明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他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
请参见图1-图2，本申请实施例提供一种工件协同抓取方法，应用于工件协同抓取系统，所述工件协同抓取系统包括桁架、第一机械臂、第二机械臂、第一端拾器、第二端拾器、第一相机和第二相机，第一端拾器和第一相机均设置于第一机械臂上，第二端拾器和第二相机均设置于第二机械臂上，第一机械臂和第二机械臂均设置于桁架上，所述方法包括：
确定目标工件的目标中心位置和重心位置；
基于目标工件的重心位置和预设方向将目标工件图片分割为第一图片和第二图片；
根据第一端拾器模型图片和第一图片计算第一端拾器在抓取目标工件时的第一位置，根据第二端拾器模型图片和第二图片计算第二端拾器在抓取目标工件时的第二位置；
根据第一偏移距离和第二偏移距离计算所述第一端拾器和所述第二端拾器之间的目标距离，所述第一偏移距离为所述第一位置和所述目标中心位置之间的偏移距离，所述第二偏移距离为所述第二位置和所述目标中心位置之间的偏移距离；
根据所述目标距离与预设避障距离确定目标抓取位置信息；
采用第一相机和第二相机同时采集目标工件的实际工件图片，并根据所述实际工件图片获取目标工件的实际中心位置和工件位姿；
根据实际中心位置、工件位姿和目标抓取位置信息确定实际抓取位置信息。
在上述实施例中，对目标工件图片的分隔为纵向分隔，将目标工件图片分隔为左、右两个图片，分别为第一图片和第二图片，通过第一图片与第一端拾器模型图片进行比对计算和第二图片与第二端拾器模型图片进行比对计算，从而得到第一位置和第二位置，最终通过第一相机和第二相机采集到的目标攻击的实际中心位置确定实际抓取位置信息，并通过端拾器对目标工件进行抓取。
可选的，所述基于目标工件的重心位置和预设方向将目标工件图片分割为第一图片和第二图片之前，所述方法还包括：
根据目标工件的工件信息生成工件图片，所述工件信息包括目标工件的尺寸和形状；
基于所述目标工件的尺寸和形状确定所述目标工件的目标中心位置和重心位置。
在上述实施例中，重心位置用于对目标工件图片进行分割，目标中心位置为目标工件的几何中心位置用于计算距离。
可选的，所述根据第一端拾器模型图片和第一图片计算第一端拾器在抓取目标工件时的第一位置，包括：
根据第一端拾器模型图片和第一图片计算第一端拾器在抓取目标工件时第一端拾器在目标工件上的第一位置、以及第一端拾器在抓取目标工件时磁点的第一开磁数量和第一开磁位置；
所述根据第二端拾器模型图片和第二图片计算第二端拾器在抓取目标工件时的第二位置，包括：
根据第二端拾器模型图片和第二图片计算第二端拾器在抓取目标工件时第二端拾器在目标工件上的第二位置、以及第二端拾器在抓取目标工件时磁点的第二开磁数量和第二开磁位置。
在上述实施例中，端拾器作为主要的抓取部件，在端拾器底部设置有用于吸附工件的磁点，端拾器模型图片为端拾器底部磁点的分布模型图片，通过第一端拾器底部磁点的分布模型图片与第一图片中工件形状进行比对和第二端拾器底部磁点的分布模型图片与第二图片中工件形状进行比对，使端拾器底部磁点能够更多的与工件形状吻合，第一开磁数量和第二开磁数量分别为第一端拾器和第二端拾器磁点的打开数量，第一开磁位置和第二开磁位置分别为第一端拾器和第二端拾器底部磁点的打开位置。
可选的，所述根据第一偏移距离和第二偏移距离计算所述第一端拾器和所述第二端拾器之间的目标距离，包括：
获取所述第一偏移距离和所述第二偏移距离；
计算所述第一偏移距离和所述第二偏移距离之和作为所述目标距离。
在上述实施例中，目标距离为第一端拾器处于第一位置时和第二端拾器处于第二位置时，第一端拾器和第二端拾器之间的距离。
可选的，所述根据所述目标距离与预设避障距离确定目标抓取位置信息，包括：
若所述目标距离大于所述预设避障距离，则输出所述第一位置、所述第一偏移距离、所述第二位置、所述第二偏移距离作为目标抓取位置信息；
若所述目标距离小于所述预设避障距离，则根据预设方法重新计算第一位置和第二位置，所述预设方法包括：
剔除目标工件图片中以重心位置为中点、以预设避障距离为长度的区域，并分别得到第一避障图片和第二避障图片；
根据第一端拾器模型图片和第一避障图片再次计算第一端拾器在抓取目标工件时的第一位置，根据第二端拾器模型图片和第二避障图片再次计算第二端拾器在抓取目标工件时的第二位置。
在上述实施例中，第一端拾器和第二端拾器的移动主要通过第一机械臂和第二机械臂带动，为了避免第一机械臂和第二机械臂相互碰撞，因此需要设定相应的安全距离，即预设避障距离，避免第一机械臂和第二机械臂之间距离过近，防止在抓取目标工件时出现安全事故，当第一端拾器位于第一位置时，第二端拾器位于第二位置时，第一端拾器与第二端拾器之间的距离小于预设避障距离，则根据当前第一位置和第二位置抓取目标工件时两个不相连的桁架可能会发生碰撞，因此需要将以目标中心位置中的重心位置为中点、以预设避障距离为长度的区域剔除再重新计算第一位置和第二位置，才能保证抓取的安全性。
可选的，所述工件位姿用于获取目标工件抓取时的摆放角度，并通过所述摆放角度计算端拾器抓取目标工件过程中的实际运动距离。
在上述实施例中，在目标工件实际放置时，目标工件与第一端拾器和第二端拾器之间可能存在一定倾斜角度，通过工件位姿的识别能够计算目标工件与第一端拾器和第二端拾器之间的角度，从而确定第一端拾器和第二端拾器实际运动距离，提高抓取的准确性。
本申请实施例还提供一种工件协同抓取系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例中所述方法的步骤。
上述的工件协同抓取系统，可以实现上述的工件协同抓取方法的各个实施例，且能达到相同的有益效果，此处，不做赘述。
可选地，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例中所述方法的步骤。
该可读存储介质可以实现上述的工件协同抓取方法的各个实施例，且能达到相同的有益效果，此处，不做赘述。
在一实施例中，首先根据目标工件生成工件图片，并通过工件图片确定目标中心位置和重心位置，根据重心位置将工件图片纵向一分为二，生成第一图片和第二图片，同时根据第一端拾器底部磁点位置生成第一端拾器模型图片，根据第二端拾器底部磁点位置生成第二端拾器模型图片，并将第一端拾器模型图片与第一图片进行匹配，第二端拾器模型图片与第二图片进行匹配，计算得到第一位置和第二位置，同时计算第一端拾器在第一位置时，第二端拾器在第二位置时，第一端拾器和第二端拾器之间的距离，并将该距离与预设避障距离进行匹配确定目标抓取位置信息，同时第一相机和第二相机采集目标工件的实际中心位置和工件位置，并根据实际中心位置、工件位姿和目标抓取位置信息确定实际抓取位置信息，最后根据实际抓取位置使用两个端拾器对目标工件的两端进行抓取，通过两端抓取的方式对目标工件进行抓取，能够有效防止工件在抓取的过程中出现倾斜的情况，同时根据工件图片与端拾器模型图片自动计算工件的抓取位置，能够有效提高工件的抓取效率。
在又一实施例中，首先根据第一端拾器设计图纸和第二端拾器设计图纸，计算生成第一端拾器模型图片和第二端拾器模型图片，然后根据输入的工件图片计算目标工件的目标中心位置和重心位置，并以目标工件的重心位置为基准，将工件图片纵向分割为第一图片和第二图片左右两个工件图片，通过第一端拾器模型图片和第一图片，第二端拾器模型图片和第二图片，分别计算第一端拾器抓取该部分工件时在目标工件上的第一位置和第二端拾器抓取该部分工件时在目标工件上的第二位置，以及抓取工件时第一端拾器和第二端拾器需要打开的磁点数据，计算出端拾器在工件上的抓取位置后，就可以通过目标工件的目标中心位置计算出端拾器抓取位置距离工件中心的偏移距离，以及抓取时第一端拾器和第二端拾器之间的距离，根据预设避障距离参数进行判断，如果此时第一端拾器和第二端拾器之间的距离满足预设避障距离，则采用此抓取数据，如果不满足，则继续计算下一个抓取位置，直到第一端拾器和第二端拾器之间的距离满足桁架之间的预设避障距离。
移动桁架并采用第一相机和第二相机对目标工件进行拍照，并进行视觉识别，视觉识别目标工件后可以获取并返回目标工件的实际中心位置和工件位姿，在得到目标工件的实际中心位置和工件位姿后，即可以通过第一端拾器抓取位置距离目标中心位置的偏移距离以及第二端拾器抓取位置距离目标中心位置的偏移距离计算桁架每个机械臂抓取工件的实际位置，从而可以控制桁架两个机械臂移动到指定抓取位置并将第一端拾器和第二端拾器需要打开的磁点打开，从而实现大尺寸工件的桁架双臂抓取。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种工件协同抓取方法，应用于工件协同抓取系统，所述工件协同抓取系统包括桁架、第一机械臂、第二机械臂、第一端拾器、第二端拾器、第一相机和第二相机，第一端拾器和第一相机均设置于第一机械臂上，第二端拾器和第二相机均设置于第二机械臂上，第一机械臂和第二机械臂均设置于桁架上，其特征在于，所述方法包括：
确定目标工件的目标中心位置和重心位置；
基于目标工件的重心位置和预设方向将目标工件图片分割为第一图片和第二图片；
根据第一端拾器模型图片和第一图片计算第一端拾器在抓取目标工件时的第一位置，根据第二端拾器模型图片和第二图片计算第二端拾器在抓取目标工件时的第二位置；
根据第一偏移距离和第二偏移距离计算所述第一端拾器和所述第二端拾器之间的目标距离，所述第一偏移距离为所述第一位置和所述目标中心位置之间的偏移距离，所述第二偏移距离为所述第二位置和所述目标中心位置之间的偏移距离；
根据所述目标距离与预设避障距离确定目标抓取位置信息；
采用第一相机和第二相机同时采集目标工件的实际工件图片，并根据所述实际工件图片获取目标工件的实际中心位置和工件位姿；
根据实际中心位置、工件位姿和目标抓取位置信息确定实际抓取位置信息。
2.根据权利要求1所述的工件协同抓取方法，其特征在于，所述基于目标工件的重心位置和预设方向将目标工件图片分割为第一图片和第二图片之前，所述方法还包括：
根据目标工件的工件信息生成工件图片，所述工件信息包括目标工件的尺寸和形状；
基于所述目标工件的尺寸和形状确定所述目标工件的目标中心位置和重心位置。
3.根据权利要求1所述的工件协同抓取方法，其特征在于，所述根据第一端拾器模型图片和第一图片计算第一端拾器在抓取目标工件时的第一位置，包括：
根据第一端拾器模型图片和第一图片计算第一端拾器在抓取目标工件时第一端拾器在目标工件上的第一位置、以及第一端拾器在抓取目标工件时磁点的第一开磁数量和第一开磁位置；
所述根据第二端拾器模型图片和第二图片计算第二端拾器在抓取目标工件时的第二位置，包括：
根据第二端拾器模型图片和第二图片计算第二端拾器在抓取目标工件时第二端拾器在目标工件上的第二位置、以及第二端拾器在抓取目标工件时磁点的第二开磁数量和第二开磁位置。
4.根据权利要求1所述的工件协同抓取方法，其特征在于，所述根据第一偏移距离和第二偏移距离计算所述第一端拾器和所述第二端拾器之间的目标距离，包括：
获取所述第一偏移距离和所述第二偏移距离；
计算所述第一偏移距离和所述第二偏移距离之和作为所述目标距离。
5.根据权利要求1所述的工件协同抓取方法，其特征在于，所述根据所述目标距离与预设避障距离确定目标抓取位置信息，包括：
若所述目标距离大于所述预设避障距离，则输出所述第一位置、所述第一偏移距离、所述第二位置、所述第二偏移距离作为目标抓取位置信息；
若所述目标距离小于所述预设避障距离，则根据预设方法重新计算第一位置和第二位置，所述预设方法包括：
剔除目标工件图片中以重心位置为中点、以预设避障距离为长度的区域，并分别得到第一避障图片和第二避障图片；
根据第一端拾器模型图片和第一避障图片再次计算第一端拾器在抓取目标工件时的第一位置，根据第二端拾器模型图片和第二避障图片再次计算第二端拾器在抓取目标工件时的第二位置。
6.根据权利要求1所述的工件协同抓取方法，其特征在于，所述工件位姿用于获取目标工件抓取时的摆放角度，并通过所述摆放角度计算端拾器抓取目标工件过程中的实际运动距离。
7.一种工件协同抓取系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至6中任一所述方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一所述的方法步骤。
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