CN114770505A - 一种抓取装置、装配设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本文提供一种抓取装置、装配设备及其控制方法。抓取装置包括：安装基体；抓取机构，设于安装基体上，用于抓取目标物；连接夹具和第一驱动机构，安装基体和连接夹具通过第一驱动机构传动连接；图像获取机构，用于获取目标物基于抓取机构的坐标系的第一图像以及装配区域基于抓取机构的坐标系的第二图像；和多个第二距离检测机构，设于抓取机构上，用于获取抓取机构与承载平面之间的第一距离信息以及抓取机构与装配平面之间的第二距离信息。该抓取装置应用于装配设备，能够在控制装置的控制下实现精准抓取目标物以及将目标物精准置于装配区域，保证目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征相对应，不会发生目标物与装配区域碰撞。

Description

一种抓取装置、装配设备及其控制方法

技术领域

本文涉及机器人技术领域，尤指一种抓取装置、一种装配设备和一种装配设备的控制方法。

背景技术

近年来，多品种、小批量的柔性化生产制造的需求不断增长，但是柔性生产线在零部件的物流运输环节上并不具备刚性生产线的高精度。例如通过传送带、移动平台等器材进行零部件运输，一般仅能达到厘米级的精度，但在装配环节则需要达到亚毫米级的精度，直接采用传统的装配设备无法满足实际需求。

发明内容

本文提供了一种自适应抓取装置，应用于装配设备，能够更好地适用于柔性生产线。

本文还提供了一种装配设备和一种装配设备的控制方法。

本发明实施例提供的抓取装置，包括：安装基体；抓取机构，设于所述安装基体上，用于抓取目标物；连接夹具和第一驱动机构，所述安装基体和所述连接夹具通过所述第一驱动机构传动连接，所述第一驱动机构用于驱动所述安装基体和所述抓取机构一起相对于所述连接夹具运动；图像获取机构，用于获取目标物基于所述抓取机构的坐标系的第一图像以及装配区域基于所述抓取机构的坐标系的第二图像；和多个第二距离检测机构，设于所述抓取机构上，用于获取所述抓取机构与承载平面之间的第一距离信息以及所述抓取机构与装配平面之间的第二距离信息，承载平面用于承载目标物，装配区域位于装配平面。

在一示例性实施例中，所述抓取装置还包括：第一距离检测机构，用于获取所述连接夹具和所述安装基体的相对位置信息。

在一示例性实施例中，所述第一驱动机构为直线移动驱动机构，所述安装基体位于所述抓取机构和所述连接夹具之间，所述直线移动驱动机构用于驱动所述安装基体和所述抓取机构一起朝向或背向所述连接夹具移动，所述第一距离检测机构用于获取所述连接夹具和所述安装基体之间的第三距离信息，所述相对位置信息为第三距离信息。

在一示例性实施例中，所述抓取机构包括：驱动组件；和多个夹爪，设于所述驱动组件上，所述驱动组件用于驱动多个所述夹爪动作，所述图像获取机构和所述第二距离检测机构均设于至少两个所述夹爪上。

在一示例性实施例中，多个所述夹爪为对称设置的两个，每个所述夹爪均配备两个所述第二距离检测机构和一个所述图像获取机构。

在一示例性实施例中，所述连接夹具与所述安装基体平行，多个所述夹爪所在的平面与所述安装基体平行，多个所述第二距离检测机构均垂直于所述安装基体，多个所述图像获取机构位于多个所述夹爪的外侧、并均自临近所述安装基体的一端向远离所述安装基体的一端朝向对应的所述夹爪倾斜设置。

本发明实施例提供的装配设备，包括控制装置、机械臂和上述任一实施例所述的抓取装置，所述连接夹具与所述机械臂相连接，所述第一驱动机构、所述抓取机构、所述图像获取机构和多个所述第二距离检测装置均同所述控制装置电连接；其中，所述控制装置设置成根据第一图像、第二图像、第一距离信息和第二距离信息，对所述机械臂和所述第一驱动机构进行控制，实现将目标物置于装配区域、并使目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征相对应。

在一示例性实施例中，所述第一距离检测机构与所述控制装置电连接，所述控制装置还设置成根据所述相对位置信息控制所述第一驱动机构驱动所述抓取机构将目标物置于装配区域。

本发明实施例提供的装配设备的控制方法，包括：

步骤102，控制所述机械臂将所述抓取机构移动至承载平面上承载的目标物处，控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与承载平面平行，然后控制所述抓取机构抓取承载平面上承载的目标物；

步骤104，获取目标物的第一识别特征与所述抓取机构的位置关系；

步骤106，控制所述机械臂将目标物移动至与装配平面的装配区域具有设定间隔的第一设定位置，控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与装配平面平行；

步骤108，获取装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系；

步骤112，根据目标物的第一识别特征与所述抓取机构的位置关系、装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系，控制所述第一驱动机构将目标物置于装配区域、并使得目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征相对应。

在一示例性实施例中，所述控制方法还包括：

步骤110，根据目标物的第一识别特征与所述抓取机构的位置关系、装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系，控制所述机械臂将目标物调节至与装配区域正对，然后重新获取装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系。

在一示例性实施例中，所述步骤112中，根据目标物的第一识别特征与所述抓取机构的位置关系、重新获取的装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系，控制所述第一驱动机构将目标物置于装配区域，此时目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征正对。

在一示例性实施例中，所述步骤110中，所述控制所述机械臂将目标物调节至与装配区域正对，然后重新获取装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系的步骤包括：

控制所述机械臂将目标物调节至与装配区域正对，然后控制所述图像获取机构获取装配区域基于所述抓取机构的坐标系的第二图像、多个所述第二距离检测机构获取所述抓取机构与装配平面之间的第二距离信息，然后根据所述图像获取机构获取的装配区域基于所述抓取机构的坐标系的第二图像、多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与装配平面之间的第二距离信息、预设的装配区域三维模型，重新获取装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系。

在一示例性实施例中，所述步骤112中，根据目标物的第一识别特征与所述抓取机构的位置关系、重新获取的装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系、第一距离检测机构获取的所述连接夹具和所述安装基体的相对位置信息，控制所述第一驱动机构将目标物置于装配区域，此时目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征正对。

在一示例性实施例中，所述步骤108中，所述获取装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系的步骤包括：

控制所述图像获取机构获取装配区域基于所述抓取机构的坐标系的第二图像、多个所述第二距离检测机构获取所述抓取机构与装配平面之间的第二距离信息，然后根据所述图像获取机构获取的装配区域基于所述抓取机构的坐标系的第二图像、多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与装配平面之间的距离信息、预设的装配区域三维模型，得到装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系。

在一示例性实施例中，所述根据所述图像获取机构获取的装配区域基于所述抓取机构的坐标系的第二图像、多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与装配平面之间的第二距离信息、预设的装配区域三维模型的步骤包括：

根据预设的装配区域三维模型，确定装配区域三维模型的识别特征的位置，然后根据所述图像获取机构获取的装配区域基于所述抓取机构的坐标系的第二图像、多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与装配平面之间的距离信息，对第二图像进行透视变换，再将装配区域三维模型的识别特征与透视变换后的第二图像的第二识别特征进行匹配。

在一示例性实施例中，所述步骤102中，所述控制所述机械臂将所述抓取机构移动至承载平面上承载的目标物处，控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与承载平面平行的步骤包括：

控制所述机械臂将所述抓取机构移动至承载平面上承载的目标物处，根据多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与承载平面之间的第一距离信息，控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与承载平面平行。

在一示例性实施例中，所述步骤102中，所述根据多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与承载平面之间的第一距离信息，控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与承载平面平行的步骤包括：

根据多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与承载平面之间的第一距离信息，确定所述抓取机构的法线与承载平面的第一夹角，根据第一夹角控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与承载平面平行，此时所述抓取机构的法线垂直于承载平面。

在一示例性实施例中，所述步骤104中，所述获取目标物的第一识别特征与所述抓取机构的位置关系的步骤包括：

控制所述图像获取机构获取目标物基于所述抓取机构的坐标系的第一图像、多个所述第二距离检测机构获取所述抓取机构与承载平面之间的距离信息，然后根据所述图像获取机构获取的目标物基于所述抓取机构的坐标系的第一图像、多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与承载平面之间的距离信息、预设的目标物三维模型，得到目标物的第一识别特征与所述抓取机构的位置关系。

在一示例性实施例中，所述步骤104中，所述根据所述图像获取机构获取的目标物基于所述抓取机构的坐标系的第一图像、多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与承载平面之间的距离信息、预设的目标物三维模型的步骤包括：

根据预设的目标物三维模型，确定目标物三维模型的识别特征的位置，然后根据所述图像获取机构获取的目标物基于所述抓取机构的坐标系的第一图像、多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与承载平面之间的距离信息，对第一图像进行透视变换，再将目标物三维模型的识别特征与透视变换后的第一图像的第一识别特征进行匹配。

在一示例性实施例中，所述步骤106中，所述控制所述机械臂将目标物移动至与装配平面的装配区域具有设定间隔的第一设定位置，控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与装配平面平行的步骤包括：

控制所述机械臂将目标物移动至与装配平面的装配区域具有设定间隔的第一设定位置，然后根据多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与装配平面之间的距离信息，控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与装配平面平行。

在一示例性实施例中，所述步骤106中，所述根据多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与装配平面之间的距离信息，控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与装配平面平行的步骤包括：

根据多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与装配平面之间的第二距离信息，确定所述抓取机构的法线与装配平面的第二夹角，根据第二夹角控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与装配平面平行，此时所述抓取机构的法线垂直于装配平面。

本发明实施例提供的抓取装置，应用于装配设备，能够在控制装置的控制下实现精准抓取目标物以及将目标物精准置于装配区域，保证目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征相对应，可以达到亚毫米级的装配精度，不会发生目标物与装配区域碰撞，更适用于柔性生产线。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本发明一实施例中抓取装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例所述的装配设备的控制方法的结构示意图；

图3为本发明另一实施例所述的装配设备的控制方法的结构示意图。

其中，图1中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100安装基体，200抓取机构，210第一距离检测机构，220夹爪，230压力传感器，240防滑垫，300连接夹具，400第一驱动机构，500图像获取机构，600第二距离检测机构，700第一距离检测机构，800导向轴和无油衬套结构。

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的一部分实施例，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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一种该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明实施例提供的装配设备，包括控制装置、机械臂和抓取装置。如图1所示，抓取装置包括：安装基体100；抓取机构200，设于安装基体100上，用于抓取目标物；连接夹具300和第一驱动机构400，安装基体100和连接夹具300通过第一驱动机构400传动连接，连接夹具300与机械臂相连接，第一驱动机构400用于驱动安装基体100和抓取机构200一起相对于连接夹具300运动；图像获取机构500，用于获取目标物基于抓取机构200的坐标系的第一图像以及装配区域基于抓取机构200的坐标系的第二图像；和多个第二距离检测机构600，设于抓取机构200上，用于获取抓取机构200与承载平面之间的第一距离信息以及抓取机构200与装配平面之间的第二距离信息，承载平面用于承载目标物，装配区域位于装配平面，第一驱动机构400、抓取机构200、图像获取机构500和多个第二距离检测装置均同控制装置电连接。其中，控制装置设置成根据第一图像、第二图像、第一距离信息和第二距离信息，对机械臂和第一驱动机构400进行控制，实现将目标物置于装配区域、并使目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征相对应。

该装配设备，能够在控制装置的控制下实现精准抓取目标物以及将目标物精准置于装配区域，保证目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征相对应，可以达到亚毫米级的装配精度，不会发生目标物与装配区域碰撞，更适用于柔性生产线。

多个第二距离检测机构600可以设置为至少三个第二距离检测机构600，至少三个第二距离检测机构600在同一投影平面内形成的投影点不在同一直线。连接夹具300与机械臂的快换夹具进行连接，通过正压气流实现快速、高精度的吸合和分离，吸合时可以同时接通电路和气路。机械臂的快换夹具安装于机械臂末端，可以实现与多种抓取装置择一进行快速对接。

第一驱动机构400可以包括直线移动驱动部分(如一维移动、二维移动或三维移动)，第一驱动机构400还可以包括旋转驱动部分(如一维旋转、二维旋转或三维旋转)，本领域技术人员可以根据需要进行合理选择，在此不再赘述，均应属于本申请的保护范围内。

在一示例性实施例中，如图1所示，抓取装置还包括：第一距离检测机构700，第一距离检测机构700与控制装置电连接，用于获取连接夹具300和安装基体100的相对位置信息，控制装置还设置成根据相对位置信息控制第一驱动机构400驱动抓取机构200将目标物置于装配区域。

根据第一距离检测机构700获取的连接夹具300和安装基体100的相对位置信息，更精准地保证第一驱动机构400驱动抓取机构200运动的行程，使得第一驱动机构400驱动抓取机构200将目标物精准置于装配区域，可以达到亚毫米级的装配精度，不会发生目标物与装配区域碰撞。

在一示例中，如图1所示，第一驱动机构400为直线移动驱动机构，安装基体100位于抓取机构200和连接夹具300之间，直线移动驱动机构用于驱动安装基体100和抓取机构200一起朝向或背向连接夹具300移动，第一距离检测机构700用于获取连接夹具300和安装基体100之间的第三距离信息，相对位置信息为第三距离信息。在一实施例中，第一驱动机构400可以设置为电机丝杠螺母传动结构，其传动精度高、平稳性好。

控制装置根据第一图像、第二图像、第一距离信息和第二距离信息，控制机械臂将目标物调节至与装配区域正对；然后控制装置再根据第三距离信息、第一图像、第一距离信息以及重新获取的第二图像和第二距离信息，控制第一驱动机构400驱动抓取机构200将目标物精准置于装配区域，此时目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征相对应(“相对应”如“正对”)。

在一示例性实施例中，如图1所示，抓取机构200包括：第一距离检测机构210；和多个夹爪220，设于第一距离检测机构210上，第一距离检测机构210用于驱动多个夹爪220动作，以抓取和释放目标物，图像获取机构500和第二距离检测机构600均设于至少两个夹爪220上，且图像获取机构500和第二距离检测机构600的姿态和位置均被标定。第一距离检测机构210可以为电机丝杠螺母结构，并配备导向杆和导向滑块结构、行程限位件和行程限位开关。

在一示例中，如图1所示，多个夹爪220为对称设置的两个，每个夹爪220均配备两个第二距离检测机构600和一个图像获取机构500，四个第二距离检测机构600两两对称设置，两个夹爪220位于四个第二距离检测机构600内侧，两个图像获取机构500位于四个第二距离检测机构600外侧。两个夹爪220相对的一侧均设有压力传感器230和防滑垫240，压力传感器230用于在抓取目标物时测量夹持力，防滑垫240用于避免目标物在抓取过程中损伤和掉落。可以是，防滑垫240上设有呈矩阵式布置的凸点，提高抓取时的摩擦力。夹爪220与目标物相配合位置的形状应相匹配。

当然也可以是，多个夹爪220为对称设置的三个、四个或五个等，均可实现本申请的目的，其宗旨未脱离本发明的设计思想，在此不再赘述，均应属于本申请的保护范围内。

在一实施例中，如图1所示，连接夹具300与安装基体100平行，两个夹爪220所在的平面与安装基体100平行，多个第二距离检测机构600均垂直于安装基体100，两个图像获取机构500位于两个夹爪220的外侧、并均自临近安装基体100的一端向远离安装基体100的一端朝向对应的夹爪220倾斜设置，保证能够更好地拍摄到目标物及装配区域。

其中，图像获取机构500可以为工业相机，在环境光不足导致工业相机无法清晰拍照时，可以为工业相机配备线光源进行补光；第一距离检测机构700和第二距离检测机构600可以均为激光测距传感器或红外测距传感器，第二距离检测机构600发射的光线背向安装基体100、但与安装基体100垂直，第一距离检测机构700发射的光线也与安装基体100垂直，实时测量连接夹具300与安装基体100之间的距离。连接夹具300和安装基体100之间通过周向均布设置的四组导向轴和无油衬套结构800进行导向，保证连接夹具300和安装基体100相互平行。

本发明实施例提供的装配设备的控制方法，如图2所示，包括：

步骤102，控制机械臂将抓取机构200移动至承载平面上承载的目标物处，控制机械臂将抓取机构200调节至与承载平面平行，然后控制抓取机构200抓取承载平面上承载的目标物；

步骤104，获取目标物的第一识别特征与抓取机构200的位置关系；

步骤106，控制机械臂将目标物移动至与装配平面的装配区域具有设定间隔的第一设定位置，控制机械臂将抓取机构200调节至与装配平面平行；

步骤108，获取装配区域的第二识别特征与抓取机构200的位置关系；

步骤112，根据目标物的第一识别特征与抓取机构200的位置关系、装配区域的第二识别特征与抓取机构200的位置关系，控制第一驱动机构400将目标物置于装配区域、并使得目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征相对应。

该控制方法，能够实现精准抓取目标物以及将目标物精准置于装配区域，保证目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征相对应，可以达到亚毫米级的装配精度，不会发生目标物与装配区域碰撞，更适用于柔性生产线。该控制方法对应的装配设备的第一驱动机构400可以包括直线移动驱动部分(如一维移动、二维移动或三维移动)，第一驱动机构400还可以包括旋转驱动部分(如一维旋转、二维旋转或三维旋转)，本领域技术人员可以根据需要进行合理选择，在此不再赘述，均应属于本申请的保护范围内。

在一示例性实施例中，如图2所示，控制方法还包括：

步骤110，根据目标物的第一识别特征与所述抓取机构200的位置关系、装配区域的第二识别特征与所述抓取机构200的位置关系(相当于得到了目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征之间的位置关系)，控制机械臂将目标物调节至与装配区域正对，然后重新获取装配区域的第二识别特征与抓取机构200的位置关系。

对应地，步骤112中，根据目标物的第一识别特征与抓取机构200的位置关系、重新获取的装配区域的第二识别特征与抓取机构200的位置关系，控制第一驱动机构400将目标物置于装配区域，此时目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征正对。

该控制方法对应的装配设备的结构更简单，装配设备的第一驱动机构400可以为一维直线移动驱动机构，如电机丝杠螺母结构，不仅结构简单，而且传动平稳、精度高、噪音小。

在一示例中，步骤110中，控制机械臂将目标物调节至与装配区域正对，然后重新获取装配区域的第二识别特征与抓取机构200的位置关系的步骤包括：控制机械臂将目标物调节至与装配区域正对，然后控制图像获取机构500获取装配区域基于抓取机构200的坐标系的第二图像、多个第二距离检测机构600获取抓取机构200与装配平面之间的第二距离信息，然后根据图像获取机构500获取的装配区域基于抓取机构200的坐标系的第二图像、多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与装配平面之间的第二距离信息、预设的装配区域三维模型，重新获取装配区域的第二识别特征与抓取机构200的位置关系；

对应的，如图3所示，步骤112中，根据目标物的第一识别特征与抓取机构200的位置关系、重新获取的装配区域的第二识别特征与抓取机构200的位置关系、第一距离检测机构700获取的连接夹具300和安装基体100的相对位置信息，控制第一驱动机构400将目标物置于装配区域，此时目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征正对。

该控制方法，第一驱动机构400仅驱动目标物朝向装配区域直线移动，最终在第一距离检测机构700的辅助下使得目标物精准置于装配区域，第一驱动机构400设置为一维直线移动驱动机构，这样相应的装配设备的结构更简单。

在一示例中，步骤110中，根据图像获取机构500获取的装配区域基于抓取机构200的坐标系的第二图像、多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与装配平面之间的第二距离信息、预设的装配区域三维模型的步骤包括：如图3所示，根据预设的装配区域三维模型，确定装配区域三维模型的识别特征的位置，然后根据图像获取机构500重新获取的装配区域基于抓取机构200的坐标系的第二图像、多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与装配平面之间的距离信息，对该重新获取的第二图像进行透视变换，再将装配区域三维模型的识别特征与该重新获取的透视变换后的第二图像的第二识别特征进行匹配，以此来重新获取装配区域的第二识别特征与抓取机构200的位置关系。

在一示例性实施例中，步骤108中，获取装配区域的第二识别特征与抓取机构200的位置关系的步骤包括：控制图像获取机构500获取装配区域基于抓取机构200的坐标系的第二图像、多个第二距离检测机构600获取抓取机构200与装配平面之间的第二距离信息，然后根据图像获取机构500获取的装配区域基于抓取机构200的坐标系的第二图像、多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与装配平面之间的距离信息、预设的装配区域三维模型，得到装配区域的第二识别特征与抓取机构200的位置关系。

在一示例中，步骤108中，根据图像获取机构500获取的装配区域基于抓取机构200的坐标系的第二图像、多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与装配平面之间的第二距离信息、预设的装配区域三维模型的步骤包括：如图3所示，根据预设的装配区域三维模型，确定装配区域三维模型的识别特征的位置，然后根据图像获取机构500获取的装配区域基于抓取机构200的坐标系的第二图像、多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与装配平面之间的距离信息，对第二图像进行透视变换，再将装配区域三维模型的识别特征与透视变换后的第二图像的第二识别特征进行匹配，以此来得到装配区域的第二识别特征与抓取机构200的位置关系。

在一示例性实施例中，步骤102中，控制机械臂将抓取机构200移动至承载平面上承载的目标物处，控制机械臂将抓取机构200调节至与承载平面平行的步骤包括：控制机械臂将抓取机构200移动至承载平面上承载的目标物处，根据多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与承载平面之间的第一距离信息，控制机械臂将抓取机构200调节至与承载平面平行(在第二距离检测机构600经过标定的情况下，多个第二距离检测机构600的示数相等，多个第二距离检测机构600至少为三个第二距离检测机构600)。

在一示例中，步骤102中，根据多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与承载平面之间的第一距离信息，控制机械臂将抓取机构200调节至与承载平面平行的步骤包括：如图3所示，根据多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与承载平面之间的第一距离信息，确定抓取机构200的法线与承载平面的第一夹角，根据第一夹角控制机械臂将抓取机构200调节至与承载平面平行，此时抓取机构200的法线垂直于承载平面，也就是此时的第一夹角为90度。

在一示例性实施例中，步骤104中，获取目标物的第一识别特征与抓取机构200的位置关系的步骤包括：控制图像获取机构500获取目标物基于抓取机构200的坐标系的第一图像、多个第二距离检测机构600获取抓取机构200与承载平面之间的距离信息，然后根据图像获取机构500获取的目标物基于抓取机构200的坐标系的第一图像、多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与承载平面之间的距离信息、预设的目标物三维模型，得到目标物的第一识别特征与抓取机构200的位置关系。

在一示例中，步骤104中，根据图像获取机构500获取的目标物基于抓取机构200的坐标系的第一图像、多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与承载平面之间的距离信息、预设的目标物三维模型的步骤包括：如图3所示，根据预设的目标物三维模型，确定目标物三维模型的识别特征的位置，然后根据图像获取机构500获取的目标物基于抓取机构200的坐标系的第一图像、多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与承载平面之间的距离信息，对第一图像进行透视变换，再将目标物三维模型的识别特征与透视变换后的第一图像的第一识别特征进行匹配，以此来得到目标物的第一识别特征与抓取机构200的位置关系。

在一示例性实施例中，步骤106中，控制机械臂将目标物移动至与装配平面的装配区域具有设定间隔的第一设定位置(设定间隔越小越好(即目标物尽量靠近目标装配平面)，但要求图像获取机构500能够获取到装配区域的第二识别特征)，控制机械臂将抓取机构200调节至与装配平面平行的步骤包括：控制机械臂将目标物移动至与装配平面的装配区域具有设定间隔的第一设定位置，然后根据多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与装配平面之间的距离信息，控制机械臂将抓取机构200调节至与装配平面平行。

在一示例中，步骤106中，根据多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与装配平面之间的距离信息，控制机械臂将抓取机构200调节至与装配平面平行的步骤包括：如图3所示，根据多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与装配平面之间的第二距离信息，确定抓取机构200的法线与装配平面的第二夹角，根据第二夹角控制机械臂将抓取机构200调节至与装配平面平行，此时抓取机构200的法线垂直于装配平面，也就是此时的第二夹角为90度。

本发明实施例提供了一种装配设备的控制方法，如图3所示，包括：

步骤102，控制机械臂将抓取机构200移动至承载平面上承载的目标物处，根据多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与承载平面之间的第一距离信息，确定抓取机构200的法线与承载平面的第一夹角，根据第一夹角控制机械臂将抓取机构200调节至与承载平面平行，然后控制抓取机构200抓取承载平面上承载的目标物；

步骤104，控制图像获取机构500获取目标物基于抓取机构200的坐标系的第一图像、多个第二距离检测机构600获取抓取机构200与承载平面之间的距离信息，然后根据预设的目标物三维模型，确定目标物三维模型的识别特征的位置，然后根据图像获取机构500获取的目标物基于抓取机构200的坐标系的第一图像、多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与承载平面之间的距离信息，对第一图像进行透视变换，再将目标物三维模型的识别特征与透视变换后的第一图像的第一识别特征进行匹配，得到目标物的第一识别特征与抓取机构200的位置关系；

步骤106，控制机械臂将目标物移动至与装配平面的装配区域具有设定间隔的第一设定位置，然后根据多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与装配平面之间的第二距离信息，确定抓取机构200的法线与装配平面的第二夹角，根据第二夹角控制机械臂将抓取机构200调节至与装配平面平行；

步骤108，控制图像获取机构500获取装配区域基于抓取机构200的坐标系的第二图像、多个第二距离检测机构600获取抓取机构200与装配平面之间的第二距离信息，然后根据预设的装配区域三维模型，确定装配区域三维模型的识别特征的位置，然后根据图像获取机构500获取的装配区域基于抓取机构200的坐标系的第二图像、多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与装配平面之间的距离信息，对第二图像进行透视变换，再将装配区域三维模型的识别特征与透视变换后的第二图像的第二识别特征进行匹配，得到装配区域的第二识别特征与抓取机构200的位置关系；

步骤110，根据目标物的第一识别特征与所述抓取机构200的位置关系、装配区域的第二识别特征与所述抓取机构200的位置关系，控制机械臂将目标物调节至与装配区域正对，然后控制图像获取机构500获取装配区域基于抓取机构200的坐标系的第二图像、多个第二距离检测机构600获取抓取机构200与装配平面之间的第二距离信息，然后根据预设的装配区域三维模型，确定装配区域三维模型的识别特征的位置，然后根据图像获取机构500重新获取的装配区域基于抓取机构200的坐标系的第二图像、多个第二距离检测机构600获取的抓取机构200与装配平面之间的距离信息，对该重新获取的第二图像进行透视变换，再将装配区域三维模型的识别特征与该重新获取的透视变换后的第二图像的第二识别特征进行匹配，重新获取装配区域的第二识别特征与抓取机构200的位置关系；

步骤112，根据目标物的第一识别特征与抓取机构200的位置关系、重新获取的装配区域的第二识别特征与抓取机构200的位置关系、第一距离检测机构700获取的连接夹具300和安装基体100的相对位置信息，控制第一驱动机构400将目标物置于装配区域，此时目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征正对。

本申请中：承载平面可以为平整的刚性平面，具有装配平面的物体可以置于柔性的传送带或刚性的传送板上。目标物与装配区域相配合的面应优选为平面接触。第一识别特征和第二识别特征可以均为圆孔，如一个为通孔、另一个为螺孔。第一识别特征和第二识别特征可以是两组、三组或四组等。若第一识别特征和第二识别特征为一组，则本申请方法中“获取目标物的第一识别特征与抓取机构200的位置关系”应变换为“获取目标物与抓取机构200的位置关系”，“获取装配区域的第二识别特征与抓取机构200的位置关系”应变换为“获取装配区域与抓取机构200的位置关系”，二者能够等同替换，本领域技术人员可以根据需要进行合理选择，但均应属于本申请的保护范围内。本申请描述的法线均垂直于安装基体100。

综上所述，本发明实施例提供的装配设备，能够在控制装置的控制下实现精准抓取目标物以及将目标物精准置于装配区域，保证目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征相对应，可以达到亚毫米级的装配精度，不会发生目标物与装配区域碰撞，更适用于柔性生产线。

在本发明中的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”、““口”字结构”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”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；术语“安装”、“连接”、“固定连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于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。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (19)

1.一种抓取装置，其特征在于，包括：

安装基体；

抓取机构，设于所述安装基体上，用于抓取目标物；

连接夹具和第一驱动机构，所述安装基体和所述连接夹具通过所述第一驱动机构传动连接，所述第一驱动机构用于驱动所述安装基体和所述抓取机构一起相对于所述连接夹具运动；

图像获取机构，用于获取目标物基于所述抓取机构的坐标系的第一图像以及装配区域基于所述抓取机构的坐标系的第二图像；和

多个第二距离检测机构，设于所述抓取机构上，用于获取所述抓取机构与承载平面之间的第一距离信息以及所述抓取机构与装配平面之间的第二距离信息，承载平面用于承载目标物，装配区域位于装配平面。

2.根据权利要求1所述的抓取装置，其特征在于，还包括：

第一距离检测机构，用于获取所述连接夹具和所述安装基体的相对位置信息。

3.根据权利要求2所述的抓取装置，其特征在于，所述第一驱动机构为直线移动驱动机构，所述安装基体位于所述抓取机构和所述连接夹具之间，所述直线移动驱动机构用于驱动所述安装基体和所述抓取机构一起朝向或背向所述连接夹具移动，所述第一距离检测机构用于获取所述连接夹具和所述安装基体之间的第三距离信息，所述相对位置信息为第三距离信息。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的抓取装置，其特征在于，所述抓取机构包括：

驱动组件；和

多个夹爪，设于所述驱动组件上，所述驱动组件用于驱动多个所述夹爪动作，所述图像获取机构和所述第二距离检测机构均设于至少两个所述夹爪上。

5.根据权利要求4所述的抓取装置，其特征在于，多个所述夹爪为对称设置的两个，每个所述夹爪均配备两个所述第二距离检测机构和一个所述图像获取机构。

6.根据权利要求4所述的抓取装置，其特征在于，所述连接夹具与所述安装基体平行，多个所述夹爪所在的平面与所述安装基体平行，多个所述第二距离检测机构均垂直于所述安装基体，多个所述图像获取机构位于多个所述夹爪的外侧、并均自临近所述安装基体的一端向远离所述安装基体的一端朝向对应的所述夹爪倾斜设置。

7.一种装配设备，其特征在于，包括控制装置、机械臂和如权利要求1至6中任一项所述的抓取装置，所述连接夹具与所述机械臂相连接，所述第一驱动机构、所述抓取机构、所述图像获取机构和多个所述第二距离检测装置均同所述控制装置电连接；

其中，所述控制装置设置成根据第一图像、第二图像、第一距离信息和第二距离信息，对所述机械臂和所述第一驱动机构进行控制，实现将目标物置于装配区域、并使目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征相对应。

8.根据权利要求7所述的装配设备，其特征在于，所述抓取装置为权利要求2所述的抓取装置，所述第一距离检测机构与所述控制装置电连接，所述控制装置还设置成根据所述相对位置信息控制所述第一驱动机构驱动所述抓取机构将目标物置于装配区域。

9.一种权利要求7或8所述的装配设备的控制方法，其特征在于，包括：

步骤102，控制所述机械臂将所述抓取机构移动至承载平面上承载的目标物处，控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与承载平面平行，然后控制所述抓取机构抓取承载平面上承载的目标物；

步骤104，获取目标物的第一识别特征与所述抓取机构的位置关系；

步骤106，控制所述机械臂将目标物移动至与装配平面的装配区域具有设定间隔的第一设定位置，控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与装配平面平行；

步骤108，获取装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系；

步骤112，根据目标物的第一识别特征与所述抓取机构的位置关系、装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系，控制所述第一驱动机构将目标物置于装配区域、并使得目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征相对应。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包括：

步骤110，根据目标物的第一识别特征与所述抓取机构的位置关系、装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系，控制所述机械臂将目标物调节至与装配区域正对，然后重新获取装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系；

所述步骤112中，根据目标物的第一识别特征与所述抓取机构的位置关系、重新获取的装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系，控制所述第一驱动机构将目标物置于装配区域，此时目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征正对。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述步骤110中，所述控制所述机械臂将目标物调节至与装配区域正对，然后重新获取装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系的步骤包括：

控制所述机械臂将目标物调节至与装配区域正对，然后控制所述图像获取机构获取装配区域基于所述抓取机构的坐标系的第二图像、多个所述第二距离检测机构获取所述抓取机构与装配平面之间的第二距离信息，然后根据所述图像获取机构获取的装配区域基于所述抓取机构的坐标系的第二图像、多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与装配平面之间的第二距离信息、预设的装配区域三维模型，重新获取装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系；

所述步骤112中，根据目标物的第一识别特征与所述抓取机构的位置关系、重新获取的装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系、第一距离检测机构获取的所述连接夹具和所述安装基体的相对位置信息，控制所述第一驱动机构将目标物置于装配区域，此时目标物的第一识别特征与装配区域的第二识别特征正对。

12.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述步骤108中，所述获取装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系的步骤包括：

控制所述图像获取机构获取装配区域基于所述抓取机构的坐标系的第二图像、多个所述第二距离检测机构获取所述抓取机构与装配平面之间的第二距离信息，然后根据所述图像获取机构获取的装配区域基于所述抓取机构的坐标系的第二图像、多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与装配平面之间的距离信息、预设的装配区域三维模型，得到装配区域的第二识别特征与所述抓取机构的位置关系。

13.根据权利要求11或12所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述图像获取机构获取的装配区域基于所述抓取机构的坐标系的第二图像、多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与装配平面之间的第二距离信息、预设的装配区域三维模型的步骤包括：

根据预设的装配区域三维模型，确定装配区域三维模型的识别特征的位置，然后根据所述图像获取机构获取的装配区域基于所述抓取机构的坐标系的第二图像、多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与装配平面之间的距离信息，对第二图像进行透视变换，再将装配区域三维模型的识别特征与透视变换后的第二图像的第二识别特征进行匹配。

14.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述步骤102中，所述控制所述机械臂将所述抓取机构移动至承载平面上承载的目标物处，控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与承载平面平行的步骤包括：

控制所述机械臂将所述抓取机构移动至承载平面上承载的目标物处，根据多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与承载平面之间的第一距离信息，控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与承载平面平行。

15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，所述步骤102中，所述根据多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与承载平面之间的第一距离信息，控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与承载平面平行的步骤包括：

根据多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与承载平面之间的第一距离信息，确定所述抓取机构的法线与承载平面的第一夹角，根据第一夹角控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与承载平面平行，此时所述抓取机构的法线垂直于承载平面。

16.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述步骤104中，所述获取目标物的第一识别特征与所述抓取机构的位置关系的步骤包括：

控制所述图像获取机构获取目标物基于所述抓取机构的坐标系的第一图像、多个所述第二距离检测机构获取所述抓取机构与承载平面之间的距离信息，然后根据所述图像获取机构获取的目标物基于所述抓取机构的坐标系的第一图像、多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与承载平面之间的距离信息、预设的目标物三维模型，得到目标物的第一识别特征与所述抓取机构的位置关系。

17.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，所述步骤104中，所述根据所述图像获取机构获取的目标物基于所述抓取机构的坐标系的第一图像、多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与承载平面之间的距离信息、预设的目标物三维模型的步骤包括：

根据预设的目标物三维模型，确定目标物三维模型的识别特征的位置，然后根据所述图像获取机构获取的目标物基于所述抓取机构的坐标系的第一图像、多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与承载平面之间的距离信息，对第一图像进行透视变换，再将目标物三维模型的识别特征与透视变换后的第一图像的第一识别特征进行匹配。

18.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述步骤106中，所述控制所述机械臂将目标物移动至与装配平面的装配区域具有设定间隔的第一设定位置，控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与装配平面平行的步骤包括：

控制所述机械臂将目标物移动至与装配平面的装配区域具有设定间隔的第一设定位置，然后根据多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与装配平面之间的距离信息，控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与装配平面平行。

19.根据权利要求18所述的控制方法，其特征在于，所述步骤106中，所述根据多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与装配平面之间的距离信息，控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与装配平面平行的步骤包括：

根据多个所述第二距离检测机构获取的所述抓取机构与装配平面之间的第二距离信息，确定所述抓取机构的法线与装配平面的第二夹角，根据第二夹角控制所述机械臂将所述抓取机构调节至与装配平面平行，此时所述抓取机构的法线垂直于装配平面。

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