CN115593964A - 六轴机械臂九宫格堆积码垛运动控制方法 - Google Patents

六轴机械臂九宫格堆积码垛运动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了六轴机械臂九宫格堆积码垛运动控制方法,属于码垛机械臂控制领域,包括以下实施方式:物品记录,对需要码垛的物品箱方位特征通过摄像头扫描记录,并上传到计算机中建立物品箱方位数据;方位比对,通过物品箱方位信息与记录在计算机中正确位置的方位信息进行比对,在出现方位摆放出错时,对错误方位信息进行标记;旋转控制,通过比对错误方位与正确位置的方位信息,确定旋转角度,并输入机械臂内;运动控制,通过计算确定的旋转角度,根据机械臂摆放轨迹,确定旋转运动方式。本发明在判断出摆放错误时,通过方位比对数据的差值,控制机械臂的旋转方向以及旋转角度,达到纠正物品箱错误方位的效果。

Description

六轴机械臂九宫格堆积码垛运动控制方法
技术领域
本发明涉及码垛机械臂控制技术领域,尤其涉及六轴机械臂九宫格堆积码垛运动控制方法。
背景技术
产品仓库中常有大量的货物需要进行码垛堆叠,货物在入库上架或者出库时,需要将散放的货物按照特定的排列方式,通过机械臂紧密的码放在码放木板架上,以便于配送和运输。
目前在码放物品箱的过程中,常从货物运输线上对物品箱进行抓取,在运输线上摆放的物品是通过生产线打包机构打包的物品箱,在物品箱摆放到运输线上时,会由于放置位置不同导致物品箱出现方位扭转甚至翻折的情况,传统物品箱码垛机械臂只能对物品箱按照顶部抓取或侧面抓取,将物品箱放置到码放木板架上,不能对扭转和翻折的物品箱进行准确码放。
因此,我们提出六轴机械臂九宫格堆积码垛运动控制方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中物品箱存在方位扭转和翻折情况,现有机械臂在抓取时不能对物品箱进行调整,导致物品箱出现码放错误的问题,而提出的六轴机械臂九宫格堆积码垛运动控制方法。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
六轴机械臂九宫格堆积码垛运动控制方法,包括以下实施步骤:
S1:物品记录,对需要码垛的物品箱方位特征通过摄像头扫描记录,并上传到计算机中建立物品箱方位数据;
S2:方位比对,通过物品箱方位信息与记录在计算机中正确位置的方位信息进行比对,在出现方位摆放出错时,对错误方位信息进行标记;
S3:旋转控制,通过比对错误方位与正确位置的方位信息,确定旋转角度,并输入机械臂内;
S4:运动控制,通过计算确定的旋转角度,根据机械臂摆放轨迹,确定旋转运动方式。
优选地,步骤S1中物品箱的方位特征包含:物品箱上方位标识和物品箱扭转角度,摄像头扫描方向为从上到下进行扫描。
优选地,步骤S1中物品箱方位数据为:通过摄像头扫描到的方位特征对其进行数字化编码数据,便于计算机对物品箱的方位信息进行识别。
优选地,步骤S2中物品箱的正确位置为:在物品箱移动方向与物品箱的前后两面为垂直关系,且物品箱顶部正对于摄像头摄像方向。
优选地,步骤S2中错误方位信息判定过程为:通过摄像头扫描记录的物品箱方位数据编码与正确位置的物品箱方位编码作差,并为差值设定最大阈值,在差值超出阈值时,输入的扫描数据即为错误方位信息,反之则为正确方位信息。
优选地,最大阈值的数学意义为方位比较差值的绝对值最大范围,最大阈值的物理意义为扫描的物品箱方位最大摆动误差。
优选地,步骤S3中旋转角度计算过程为:通过错误方位信息与正确位置的方位信息做差,通过差值内的正负来对作为机械臂的旋转方向,通过差值的大小来作为机械臂的旋转角度。
优选地,机械臂的旋转方向分为:绕X轴旋转、绕Y轴旋转和绕Z轴旋转三种方向,机械臂的旋转角度与旋转方向相匹配,且所述机械臂的旋转角度正向旋转角度与反向旋转角度之和为360度。
优选地,步骤S4中机械臂旋转运动方式分为:正向旋转和反向旋转两种,机械臂旋转运动方式根据运动过程中摆动轨迹与码放物品之间的间距决定。
相比现有技术,本发明的有益效果为:
1、通过物品扫描的方位信息数据与正确位置的方位数据之间进行比对,得出物品是否存在摆放错误的情况,在判断出摆放错误时,通过比对数据的差值,控制机械臂的旋转方向以及旋转角度,达到纠正物品箱错误方位的效果,解决了上述背景技术中提到的现有技术中物品箱存在方位扭转和翻折情况,现有机械臂在抓取时不能对物品箱进行调整,导致物品箱出现码放错误的问题。
2、在机械臂旋转物品箱过程中,对其旋转轨迹的最大距离进行模拟,并通过摆放好后的物品箱对机械臂旋转物品的旋转角度进行限定,从而优化机械臂的旋转运动方式,避免碰撞到提前码放好的物品。
附图说明
图1为本发明提出的六轴机械臂九宫格堆积码垛运动控制方法的流程框图结构示意图。
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做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。
参照图1,六轴机械臂九宫格堆积码垛运动控制方法,包括以下实施步骤:
S1:物品记录,对需要码垛的物品箱方位特征通过摄像头扫描记录,并上传到计算机中建立物品箱方位数据;
S2:方位比对,通过物品箱方位信息与记录在计算机中正确位置的方位信息进行比对,在出现方位摆放出错时,对错误方位信息进行标记;
S3:旋转控制,通过比对错误方位与正确位置的方位信息,确定旋转角度,并输入机械臂内;
S4:运动控制,通过计算确定的旋转角度,根据机械臂摆放轨迹,确定旋转运动方式。
基于上述,通过物品扫描的方位信息数据与正确位置的方位数据之间进行比对,得出物品是否存在摆放错误的情况,在判断出摆放错误时,通过比对数据的差值,控制机械臂的旋转方向以及旋转角度,达到纠正物品箱错误方位的效果;
基于上述更进一步的,在机械臂旋转物品箱过程中,对其旋转轨迹的最大距离进行模拟,并通过摆放好后的物品箱对机械臂旋转物品的旋转角度进行限定,从而优化机械臂的旋转运动方式,避免碰撞到提前码放好的物品。
具体的,步骤S1中物品箱的方位特征包含:物品箱上方位标识和物品箱扭转角度,摄像头扫描方向为从上到下进行扫描,步骤S1中物品箱方位数据为:通过摄像头扫描到的方位特征对其进行数字化编码数据,便于计算机对物品箱的方位信息进行识别。
通过上述技术方案,物品箱摆放在运输线上,通过物品箱顶部与运输线运输方向的夹角,来对其在运输线平面上的扭转角度进行记录,通过物品箱顶部的方位特征信息对应顶部为正确摆放物品箱的那一面进行记录,并对其进行编码数字化;
基于上述更进一步的,对物品箱扫描记录过程中编码数据分为两组,第一组为扫描的物品箱顶部标号编码数据,第二组为扫描的物品箱顶部各棱边与运输线运动方向之间夹角的编码数据。
具体的,步骤S2中物品箱的正确位置为:在物品箱移动方向与物品箱的前后两面为垂直关系,且物品箱顶部正对于摄像头摄像方向,步骤S2中错误方位信息判定过程为:通过摄像头扫描记录的物品箱方位数据编码与正确位置的物品箱方位编码作差,并为差值设定最大阈值,在差值超出阈值时,输入的扫描数据即为错误方位信息,反之则为正确方位信息,最大阈值的数学意义为方位比较差值的绝对值最大范围,最大阈值的物理意义为扫描的物品箱方位最大摆动误差。
具体的,步骤S3中旋转角度计算过程为:通过错误方位信息与正确位置的方位信息做差,通过差值内的正负来对作为机械臂的旋转方向,通过差值的大小来作为机械臂的旋转角度,机械臂的旋转方向分为:绕X轴旋转、绕Y轴旋转和绕Z轴旋转三种方向,机械臂的旋转角度与旋转方向相匹配,且所述机械臂的旋转角度正向旋转角度与反向旋转角度之和为360度。
基于上述,如正确摆放的物品箱为长方体,则其顶部编号为“0”,底部编号为“3”,正面标号为“1”,背面标号为“-1”,左侧面编号为“-2”,右侧面编号为“2”,且此物品箱正面和背面均与运输线运动方向相垂直,即沿着运动方向的棱边(长边)与运输线运动方向平行,与运动方向垂直的棱边(短边)与运输线运动方向相垂直,此时夹角分别为0度和90度,编号为“0”和“90”,在错误摆放的物品箱为右侧面朝上,且长边与运输线运动方向的夹角为30度,短边与运输线运动方向的夹角为60度,此时错误摆放的物品箱方位数字化编码为,翻折编码:“2”,扭转编码:“30”和“60”;
基于上述更进一步的,以运输线运动方向为X轴,垂直运输线运动方向向右方向为Y轴,垂直XOY平面向上方向为Z轴,此时翻折编码差值为“+2”,即通过机械臂控制物品箱向左转动90度,即绕着X轴顺时针旋转90度,或逆时针旋转270度,扭转编码差值为“+30”和“-30”,即需通过机械臂控制物品箱沿着XOY平面正向旋转30度或逆向旋转330度,在长方体摆放方位为其他数据时,机械臂矫正旋转角度同上述控制过程。
具体的,步骤S4中机械臂旋转运动方式分为:正向旋转和反向旋转两种,机械臂旋转运动方式根据运动过程中摆动轨迹与码放物品之间的间距决定。
通过上述技术方案,在机械臂抓取错误摆放的物品箱放置到码垛木板架上时,通过在摆动过程中对错误方位的物品箱进行纠正,从而在沿着X轴、Y轴和Z轴移动的物品箱可以绕X轴、Y轴和Z轴进行旋转纠正物品箱,从而快速完成码放摆动和方位纠正;
基于上述更进一步的,在方位纠正和码放摆动同步进行时,通过摆动过程中机械臂的实时位置对物品箱旋转摆动轨迹建立运动模型,与已经摆放后的物品箱各个面之间是否存在交叉,来确定机械臂旋转运动方式为正向旋转还是反向旋转,在双向旋转仿真均与物品箱各个面存在交叉,即对机械臂的旋转运动方式进行改变,码放摆动和方位纠正不同时进行,先进行方位纠正再对其进行码放摆动,从而避免碰撞已摆放后的物品箱。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.六轴机械臂九宫格堆积码垛运动控制方法,其特征在于,包括以下实施步骤:
S1:物品记录,对需要码垛的物品箱方位特征通过摄像头扫描记录,并上传到计算机中建立物品箱方位数据;
S2:方位比对,通过物品箱方位信息与记录在计算机中正确位置的方位信息进行比对,在出现方位摆放出错时,对错误方位信息进行标记;
S3:旋转控制,通过比对错误方位与正确位置的方位信息,确定旋转角度,并输入机械臂内;
S4:运动控制,通过计算确定的旋转角度,根据机械臂摆放轨迹,确定旋转运动方式。
2.根据权利要求1所述的六轴机械臂九宫格堆积码垛运动控制方法,其特征在于,步骤S1中物品箱的方位特征包含:物品箱上方位标识和物品箱扭转角度,摄像头扫描方向为从上到下进行扫描。
3.根据权利要求1所述的六轴机械臂九宫格堆积码垛运动控制方法,其特征在于,步骤S1中物品箱方位数据为:通过摄像头扫描到的方位特征对其进行数字化编码数据,便于计算机对物品箱的方位信息进行识别。
4.根据权利要求1所述的六轴机械臂九宫格堆积码垛运动控制方法,其特征在于,步骤S2中物品箱的正确位置为:在物品箱移动方向与物品箱的前后两面为垂直关系,且物品箱顶部正对于摄像头摄像方向。
5.根据权利要求1所述的六轴机械臂九宫格堆积码垛运动控制方法,其特征在于,步骤S2中错误方位信息判定过程为:通过摄像头扫描记录的物品箱方位数据编码与正确位置的物品箱方位编码作差,并为差值设定最大阈值,在差值超出阈值时,输入的扫描数据即为错误方位信息,反之则为正确方位信息。
6.根据权利要求5所述的六轴机械臂九宫格堆积码垛运动控制方法,其特征在于,最大阈值的数学意义为方位比较差值的绝对值最大范围,最大阈值的物理意义为扫描的物品箱方位最大摆动误差。
7.根据权利要求1所述的六轴机械臂九宫格堆积码垛运动控制方法,其特征在于,步骤S3中旋转角度计算过程为:通过错误方位信息与正确位置的方位信息做差,通过差值内的正负来对作为机械臂的旋转方向,通过差值的大小来作为机械臂的旋转角度。
8.根据权利要求7所述的六轴机械臂九宫格堆积码垛运动控制方法,其特征在于,机械臂的旋转方向分为:绕X轴旋转、绕Y轴旋转和绕Z轴旋转三种方向,机械臂的旋转角度与旋转方向相匹配,且所述机械臂的旋转角度正向旋转角度与反向旋转角度之和为360度。
9.根据权利要求1所述的六轴机械臂九宫格堆积码垛运动控制方法,其特征在于,步骤S4中机械臂旋转运动方式分为:正向旋转和反向旋转两种,机械臂旋转运动方式根据运动过程中摆动轨迹与码放物品之间的间距决定。
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