CN117549338B - 一种用于汽车坐垫生产车间的抓取机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种用于汽车坐垫生产车间的抓取机器人，本发明通过设置抓取机构、数据采集模块、特征提取单元以及动作执行模块，通过特征提取单元计算姿态影响表征系数，判定坐垫的抓取姿态是否影响坐垫放置，通过下压单元调整抓取机构放置坐垫后的下压行程，通过预放置单元控制机械臂带动夹爪悬停至预定位置，基于夹臂间距增大前后孔位图像中的孔位偏移情况确定预放置偏移方向以及偏移距离，以控制机械臂带动夹爪进行补偿移动，进而，实现了根据坐垫形变对坐垫放置精度的影响程度适应性地调整坐垫放置方式，将坐垫回弹带来的影响数据化，并采取抵消回弹影响的措施，提高了汽车坐垫放置精度以及抓取机器人的工作效果。

Description

一种用于汽车坐垫生产车间的抓取机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种用于汽车坐垫生产车间的抓取机器人。
背景技术
随着自动化机器人在现代工业制造业中的应用场景不断地扩展，汽车产业中的自动化程度要求越来越高，自动化抓取机器人利用先进的机械设备和自动化技术完成不同类型汽车坐垫的抓取以及放置工作，汽车坐垫抓取过程中需要保证将汽车坐垫准确地放置在指定位置，对于实现物体的稳定抓取和放置控制是抓取机器人研究的基本问题和热点问题，相关领域技术人员对抓取机器人的完善的不断进步。
例如，中国专利申请：CN114248259A，该发明公开了一种可变换机器抓手来抓取物品的机器人抓手，包括驱动座，驱动座底部传动连接有对称的夹持抓滑动在其内侧，还包括：弹性片，弹性片固定于夹持抓中部一侧；收缩片，收缩片固定于夹持抓中部另一侧，弹性片限位滑动于收缩片内侧；拉伸弹簧，拉伸弹簧两端分别固定连接于弹性片和收缩片外壁两侧；本发明在夹持抓的中部增设有弹性片、收缩片、拉伸弹簧，使得机械爪在对物体进行夹持的过程中可以采用弹性片将物体包裹在内侧，使得机械爪在夹持任何形状的物体时都可以保证物体在夹持过程中的稳定性。
现有技术中还存在以下问题；
现有技术中未考虑汽车坐垫在抓取放置过程中，由于坐垫的弹性形变在放置过程的回弹会影响坐垫放置精度，现有技术不能根据坐垫形变对坐垫放置精度的影响程度适应性地调整坐垫放置方式，不能将坐垫回弹带来的影响数据化，且不能采取抵消回弹影响的措施，影响了汽车坐垫放置精度以及抓取机器人的工作效果。
发明内容
为此，本发明提供一种用于汽车坐垫生产车间的抓取机器人，用以克服现有技术中汽车坐垫在抓取放置过程中，由于坐垫的弹性形变在放置过程的回弹会影响坐垫放置精度的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种用于汽车坐垫生产车间的抓取机器人，包括：
抓取机构，包括机械臂以及设置在所述机械臂上的夹爪，以抓取坐垫放置在预定工位的坐垫底座上，所述夹爪包括对称设置的第一夹臂以及第二夹臂；
数据采集模块，包括设置在所述工位处用以采集坐垫底部的孔位图像的定位视觉单元，设置在所述机械臂上用以扫描坐垫表面获取各扫描点的点云数据的三维视觉单元以及设置在所述夹爪上用以采集各夹臂所受反作用力的受力采集单元；
特征提取单元，其用以基于所述坐垫表面各扫描点的点云数据构建坐垫表面轮廓模型，确定各扫描点在基准方向的最大坐标值差异量，基于抓取状态下坐垫的最大坐标值差异量以及夹臂所受反作用力的受力差异量计算姿态影响表征系数，以判定所述坐垫的抓取姿态是否影响坐垫放置；
动作执行模块，其与所述特征提取单元连接，包括下压单元以及预放置单元，
所述下压单元用以基于所述姿态影响表征系数调整所述抓取机构放置坐垫后的下压行程；
所述预放置单元用以控制所述机械臂带动所述夹爪悬停至预定位置，控制夹臂间距增大预定距离，基于夹臂间距增大前后所述孔位图像中的孔位偏移情况确定预放置偏移方向以及偏移距离，以控制所述机械臂带动所述夹爪以对应偏移方向以及偏移距离进行补偿移动。
进一步地，所述特征提取单元还用以基于坐垫底部平面为基准平面，垂直于所述基准平面构建基准方向坐标轴，获取抓取状态下坐垫表面的各扫描点在基准方向的最大坐标值以及最小坐标值，将所述最大坐标值与所述最小坐标值的差值确定为抓取状态下坐垫的最大坐标值差异量。
进一步地，所述特征提取单元按照公式（1）计算姿态影响表征系数，
公式（1）中，U为所述姿态影响表征系数，da为抓取状态下坐垫的最大坐标值差异量，db为未抓取状态下坐垫的最大坐标值差异量，Fd为所述第一夹臂与第二夹臂所受反作用力的受力差异量，Fd0为预设的受力差异量参考值，μ为坐标值差异量的权重系数，γ为受力差异量的权重系数，满足μ+γ=1，e为常数。
进一步地，所述特征提取单元将所述姿态影响表征系数与预设的姿态影响表征系数阈值进行对比，
若所述姿态影响表征系数大于所述姿态影响表征系数阈值，则所述特征提取单元判定所述坐垫的抓取姿态影响坐垫放置。
进一步地，所述动作执行模块还用以基于所述姿态影响表征系数与预设的姿态影响表征系数参考值的对比结果判定启用下压单元或预放置单元，
若所述姿态影响表征系数小于或等于所述姿态影响表征系数参考值，则所述动作执行模块判定启用下压单元；
若所述姿态影响表征系数大于所述姿态影响表征系数参考值，则所述动作执行模块判定启用预放置单元。
进一步地，所述下压单元调整坐垫放置在所述坐垫底座的下压行程的调整量与所述姿态影响表征系数呈正相关。
进一步地，所述预放置单元还用以获取夹臂间距调整前后的孔位图像，确定若干孔位在夹臂间距调整前后的孔位偏移量，将孔位偏移量最大值确定为预放置偏移距离，将孔位偏移量最大值对应的孔的偏移方向确定为预放置偏移方向。
进一步地，所述预放置单元还用以确定夹臂间剩余松开距离，其中，
所述预放置单元获取当前夹臂间距以及坐垫在夹取方向上的最大宽度，将所述最大宽度与当前夹臂间距的差值确定为所述夹臂间剩余松开距离。
进一步地，所述预放置单元还用以确定坐垫回弹影响因子，其中，
所述预放置单元将所述预放置偏移距离与夹臂间距增大预定距离的比值确定为坐垫回弹影响因子。
进一步地，所述预放置单元用以确定所述补偿移动的补偿方向以及补偿距离，其中，
所述预放置单元将所述夹臂间剩余松开距离与所述坐垫回弹影响因子的乘积确定为所述补偿移动的补偿距离；
所述补偿移动的补偿方向与所述预放置偏移方向相反。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过设置抓取机构、数据采集模块、特征提取单元以及动作执行模块，通过特征提取单元计算姿态影响表征系数，判定坐垫的抓取姿态是否影响坐垫放置，通过下压单元调整抓取机构放置坐垫后的下压行程，通过预放置单元控制机械臂带动夹爪悬停至预定位置，基于夹臂间距增大前后孔位图像中的孔位偏移情况确定预放置偏移方向以及偏移距离，以控制机械臂带动夹爪进行补偿移动，进而，实现了根据坐垫形变对坐垫放置精度的影响程度适应性地调整坐垫放置方式，将坐垫回弹带来的影响数据化，并采取抵消回弹影响的措施，提高了汽车坐垫放置精度以及抓取机器人的工作效果。
尤其，本发明通过设置特征提取单元计算姿态影响表征系数，在实际的坐垫抓取过程中，由于汽车坐垫的填充物较软且弹性较大，通过采集坐垫表面的点云数据可以直观地表征坐垫的形变程度，在规定方向上的坐标的差异量与之前未抓取状态坐垫的坐标差异量的对比情况可以清晰地反映坐垫在抓取状态下发生的形变大小，坐标值差异量越大，表征坐垫发生形变越大，对坐垫放置的精度影响也越大，同样地，由于汽车坐垫的各个位置的填充物弹性不同，会造成夹臂抓取位置处所受反作用力不同，本领域技术人员熟知的是，抓取位置的坐垫弹性不同会造成放置过程中由于回弹差异造成的位置偏差，弹性差异越大，对坐垫放置的精度影响越大，本发明将两项关键因素结合，实现了数据化直观地表征出坐垫回弹导致的放置精度影响程度。
尤其，本发明通过设置下压单元调整抓取机构放置坐垫后的下压行程，在实际的坐垫放置过程中，如果坐垫回弹导致的放置精度影响程度较小，可以通过降低坐垫放置的高度，使坐垫放置尽可能贴合坐垫底座，这样就可以有效减小轻微回弹带来的精度差异，进而，实现了根据坐垫形变对坐垫放置精度的影响程度适应性地调整坐垫放置方式，并采取抵消回弹影响的措施，提高了汽车坐垫放置精度以及抓取机器人的工作效果。
尤其，本发明通过设置预放置单元基于夹臂间距增大前后孔位图像中的孔位偏移情况确定预放置偏移方向以及偏移距离，在实际的坐垫放置过程中，如果坐垫回弹导致的放置精度影响程度较大，可以在预设位置处对坐垫执行预放置，就是将夹臂间距松开预定距离，在此过程中，坐垫会发生回弹，筛选放置动作前后孔位图像里孔位的位置变化最明显的孔，将其发生偏移的距离以及方向作为参考，进而，为预判在此夹取状态下的坐垫在放置过程中大致会产生的偏移提供了参照，便于采取抵消回弹影响的措施。
尤其，本发明通过设置预放置单元在夹臂间距松开预定距离过程中，基于坐垫回弹导致的偏移与实际的夹臂间距松开的预定距离确定坐垫回弹影响因子，在实际的坐垫回弹过程中，孔位的实际偏差量与夹臂间距松开的预定距离的比值可以表征在此夹取状态下坐垫的实际回弹表现，进而，为预判在此夹取状态下的坐垫在放置过程中大致会产生的偏移提供了参照，便于采取抵消回弹影响的措施。
尤其，本发明通过预放置单元基于预放置偏移距离以及夹臂间剩余松开距离确定补偿移动的移动距离，在确定了在当前夹取状态下坐垫的实际回弹表现，根据放置过程中，夹臂还需要打开的距离结合坐垫的实际回弹表现可以确定坐垫放置过程中还可能由于回弹产生的位置偏差，本发明通过预放置单元进行预判性地抵消回弹影响的补偿移动，进而，实现了根据坐垫形变对坐垫放置精度的影响程度适应性地调整坐垫放置方式，并采取抵消回弹影响的措施，提高了汽车坐垫放置精度以及抓取机器人的工作效果。
附图说明
图1为本发明实施例的用于汽车坐垫生产车间的抓取机器人的结构示意图；
图2为本发明实施例的特征提取单元确定坐垫表面的各扫描点在基准方向的坐标值的示意图；
图3为本发明实施例的特征提取单元判定坐垫的抓取姿态是否影响坐垫放置的逻辑流程图；
图4为本发明实施例的动作执行模块判定启用下压单元或预放置单元的逻辑流程图；
图中，1：机械臂，2：坐垫，3：坐垫底座，4：第一夹臂，5：第二夹臂，6：定位视觉单元，7：三维视觉单元，8：受力采集单元。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、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。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；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相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，其为本发明实施例的用于汽车坐垫生产车间的抓取机器人的结构示意图，本发明的用于汽车坐垫生产车间的抓取机器人，包括，
抓取机构，包括机械臂1以及设置在所述机械臂1上的夹爪，以抓取坐垫2放置在预定工位的坐垫底座3上，所述夹爪包括对称设置的第一夹臂4以及第二夹臂5；
数据采集模块，包括设置在所述工位处用以采集坐垫2底部的孔位图像的定位视觉单元6，设置在所述机械臂1上用以扫描坐垫2表面获取各扫描点的点云数据的三维视觉单元7以及设置在所述夹爪上用以采集各夹臂所受反作用力的受力采集单元8；
特征提取单元，其用以基于所述坐垫2表面各扫描点的点云数据构建坐垫2表面轮廓模型，确定各扫描点在基准方向的最大坐标值差异量，基于抓取状态下坐垫2的最大坐标值差异量以及夹臂所受反作用力的受力差异量计算姿态影响表征系数，以判定所述坐垫2的抓取姿态是否影响坐垫放置；
动作执行模块，其与所述特征提取单元连接，包括下压单元以及预放置单元，
所述下压单元用以基于所述姿态影响表征系数调整所述抓取机构放置坐垫2后的下压行程；
所述预放置单元用以控制所述机械臂1带动所述夹爪悬停至预定位置，控制夹臂间距增大预定距离，基于夹臂间距增大前后所述孔位图像中的孔位偏移情况确定预放置偏移方向以及偏移距离，以控制所述机械臂1带动所述夹爪以对应偏移方向以及偏移距离进行补偿移动。
具体而言，本发明对机械臂1的具体结构不做限定，当然，优选的，在本实施例中较佳的结构是各关节通过电机控制的多自由度机械臂1，多自由度机械臂1在工业领域广泛应用，此处不再赘述。
具体而言，本发明对定位视觉单元6的具体结构不做限定，当然，优选的，在本发明实施例中可以选用高清相机以及连接的图像处理器，以对坐垫2底部的孔位进行快速识别标定，此技术在工业机器视觉领域广泛使用，此处不再赘述。
具体而言，本发明对三维视觉单元7通过激光扫描获取坐垫2表面各扫描点的点云数据的方式不做限定，获取的点云数据包括坐垫表面各扫描点的三维空间坐标。
具体而言，本发明对夹爪的第一夹臂4与第二夹臂5的间距的控制方式不做限定，优选的，在本发明实施例中，可以选用独立电机控制第一夹臂4与第二夹臂5的间距，此为现有技术，此处不再赘述。
具体而言，本发明对受力采集单元8的具体结构不做限定，当然，优选的，在本实施例中较佳的结构是由压力采集器以及数据发送模组组成，用以通过数据发送模组将压力采集器采集的数据传输至预定单元中，此为现有技术，此处不再赘述。
具体而言，本发明对特征提取单元以及动作执行模块的具体结构不做限定，特征提取单元以及动作执行模块可以由能够完成数据输入数据比对以及数据比对结果的逻辑部件构成，逻辑部件包括现场可编程处理器、计算机或计算机中的微处理器。
具体而言，在本发明实施例中，所述预放置单元控制所述机械臂1带动所述夹爪悬停至预定位置，所述预定位置可以为距离所述坐垫底座3一定距离的位置，本领域技术人员可以基于安全以及调整方便性对此进行设定。
具体而言，在本发明实施例中，坐垫2在夹取方向上的最大宽度可以预先通过三维视觉单元7扫描未抓取状态的坐垫2在抓取方向上的宽度，也可以人工进行输入此坐垫2的宽度参数，此处不再赘述。
具体而言，在本发明实施例中，所述特征提取单元还用以获取抓取状态下预定时长内的第一夹臂4所受反作用力平均值以及第二夹臂5所受反作用力平均值，将所述第一夹臂4所受反作用力平均值F1与所述第二夹臂5所受反作用力平均值F2的差值确定为所述第一夹臂4与第二夹臂5所受反作用力的受力差异量Fd，其中，Fd=│F1－F2│。
具体而言，请参阅图2所示，其为本发明实施例的特征提取单元确定坐垫表面的各扫描点在基准方向的坐标值的示意图，优选的，在本发明实施例中，坐垫表面的各扫描点在基准方向的坐标值为Z1、Z2等，所述特征提取单元还用以基于坐垫底部平面为基准平面，垂直于所述基准平面构建基准方向坐标轴，获取抓取状态下坐垫表面的各扫描点在基准方向的最大坐标值以及最小坐标值，将所述最大坐标值与所述最小坐标值的差值确定为抓取状态下坐垫2的最大坐标值差异量da。
具体而言，请参阅图3所示，其为本发明实施例的特征提取单元判定坐垫2的抓取姿态是否影响坐垫放置的逻辑流程图，所述特征提取单元按照公式（1）计算姿态影响表征系数，
公式（1）中，U为所述姿态影响表征系数，da为抓取状态下坐垫2的最大坐标值差异量，db为未抓取状态下坐垫2的最大坐标值差异量，Fd为所述第一夹臂4与第二夹臂5所受反作用力的受力差异量，Fd0为预设的受力差异量参考值，μ为坐标值差异量的权重系数，γ为受力差异量的权重系数，满足μ+γ=1，e为常数。
优选的，在本发明实施例中，未抓取状态下坐垫2的最大坐标值差异量基于预先扫描计算所得，预设的受力差异量参考值Fd0基于预先测试所得，预先测试并记录若干次对同规格坐垫2抓取的过程中夹臂受力差异量的平均值，将所述平均值确定为受力差异量参考值Fd0。
具体而言，本发明通过设置特征提取单元计算姿态影响表征系数，在实际的坐垫抓取过程中，由于汽车坐垫2的填充物较软且弹性较大，通过采集坐垫表面的点云数据可以直观地表征坐垫2的形变程度，在规定方向上的坐标的差异量与之前未抓取状态坐垫2的坐标差异量的对比情况可以清晰地反映坐垫2在抓取状态下发生的形变大小，坐标值差异量越大，表征坐垫2发生形变越大，对坐垫放置的精度影响也越大，同样地，由于汽车坐垫2的各个位置的填充物弹性不同，会造成夹臂抓取位置处所受反作用力不同，本领域技术人员熟知的是，抓取位置的坐垫弹性不同会造成放置过程中由于回弹差异造成的位置偏差，弹性差异越大，对坐垫放置的精度影响越大，本发明将两项关键因素结合，实现了数据化直观地表征出坐垫回弹导致的放置精度影响程度。
具体而言，所述特征提取单元将所述姿态影响表征系数U与预设的姿态影响表征系数阈值U0进行对比，
若所述姿态影响表征系数U大于所述姿态影响表征系数阈值U0，则所述特征提取单元判定所述坐垫2的抓取姿态影响坐垫放置。
优选的，在本发明实施例中，所述姿态影响表征系数阈值U0的取值范围为[1.15,1.2]。
具体而言，请参阅图4所示，其为本发明实施例的动作执行模块判定启用下压单元或预放置单元的逻辑流程图，所述动作执行模块还用以基于所述姿态影响表征系数U与预设的姿态影响表征系数参考值U1的对比结果判定启用下压单元或预放置单元，
若所述姿态影响表征系数U小于或等于所述姿态影响表征系数参考值U1，则所述动作执行模块判定启用下压单元；
若所述姿态影响表征系数U大于所述姿态影响表征系数参考值U1，则所述动作执行模块判定启用预放置单元。
优选的，在本发明实施例中，所述姿态影响表征系数参考值U1的取值范围为[1.25,1.3]。
具体而言，所述下压单元调整坐垫放置在所述坐垫底座3的下压行程的调整量与所述姿态影响表征系数呈正相关。
优选的，在本发明实施例中，所述下压单元内预先至少设置三种基于所述姿态影响表征系数U调整坐垫放置在坐垫底座3的下压行程调整方式，所述下压单元将所述姿态影响表征系数U与预设的第一姿态影响表征系数对比值Ua以及第二姿态影响表征系数对比值Ub进行对比，
若U≤Ua，则选用第一下压行程调整方式，所述第一下压行程调整方式为调整坐垫2放置在坐垫底座3的下压行程为第一下压行程S1，其中S1=S0＋Δs1；
若Ua＜U＜Ub，则选用第二下压行程调整方式，所述第二下压行程调整方式为调整坐垫2放置在坐垫底座3的下压行程为第二下压行程S2，其中S2=S0＋Δs2；
若U≥Ub，则选用第三下压行程调整方式，所述第三下压行程调整方式为调整坐垫2放置在坐垫底座3的下压行程为第三下压行程S3，其中S3=S0＋Δs3；
其中，S0为所述坐垫放置在坐垫底座3的下压行程初始值，Δs1为第一下压行程调整量，Δs2为第二下压行程调整量，Δs3为第三下压行程调整量，在本实施例中，预设的第一姿态影响表征系数对比值Ua以及第二姿态影响表征系数对比值Ub的目的在于区分坐垫2的弹性形变导致坐垫放置回弹的程度，可以设定Ua的取值范围为（1.2，1.22），ub的取值范围为[1.22，1.25)，为使得调整有效，且不能调整过度，可以使1cm≤Δs1＜Δs2＜Δs3≤5cm。
具体而言，本发明通过设置下压单元调整抓取机构放置坐垫后的下压行程，在实际的坐垫放置过程中，如果坐垫回弹导致的放置精度影响程度较小，可以通过降低坐垫放置的高度，使坐垫放置尽可能贴合坐垫底座3，这样就可以有效减小轻微回弹带来的精度差异，进而，实现了根据坐垫形变对坐垫放置精度的影响程度适应性地调整坐垫放置方式，并采取抵消回弹影响的措施，提高了汽车坐垫放置精度以及抓取机器人的工作效果。
具体而言，所述预放置单元还用以获取夹臂间距调整前后的孔位图像，确定若干孔位在夹臂间距调整前后的孔位偏移量，将孔位偏移量最大值确定为预放置偏移距离Es，将孔位偏移量最大值对应的孔的偏移方向确定为预放置偏移方向。
具体而言，本发明通过设置预放置单元基于夹臂间距增大前后孔位图像中的孔位偏移情况确定预放置偏移方向以及偏移距离，在实际的坐垫放置过程中，如果坐垫回弹导致的放置精度影响程度较大，可以在预设位置处对坐垫执行预放置，就是将夹臂间距松开预定距离，在此过程中，坐垫会发生回弹，筛选放置动作前后孔位图像里孔位的位置变化最明显的孔，将其发生偏移的距离以及方向作为参考，进而，为预判在此夹取状态下的坐垫在放置过程中大致会产生的偏移提供了参照，便于采取抵消回弹影响的措施。
具体而言，所述预放置单元还用以确定夹臂间剩余松开距离Lr，其中，
所述预放置单元获取当前夹臂间距L以及坐垫在夹取方向上的最大宽度L0，将所述最大宽度L0与当前夹臂间距L的差值确定为所述夹臂间剩余松开距离Lr，其中，Lr=L0-L。
具体而言，所述预放置单元还用以确定坐垫回弹影响因子，其中，
所述预放置单元将所述预放置偏移距离Es与夹臂间距增大预定距离Ln的比值确定为坐垫回弹影响因子θ,θ=Es/Ln。
具体而言，本发明通过设置预放置单元在夹臂间距松开预定距离过程中，基于坐垫回弹导致的偏移与实际的夹臂间距松开的预定距离确定坐垫回弹影响因子，在实际的坐垫回弹过程中，孔位的实际偏差量与夹臂间距松开的预定距离的比值可以表征在此夹取状态下坐垫2的实际回弹表现，进而，为预判在此夹取状态下的坐垫在放置过程中大致会产生的偏移提供了参照，便于采取抵消回弹影响的措施。
具体而言，所述预放置单元用以确定所述补偿移动的补偿方向以及补偿距离，其中，
所述预放置单元将所述夹臂间剩余松开距离Lr与所述坐垫回弹影响因子θ的乘积确定为所述补偿移动的补偿距离Ks,Ks=θ×Lr；
所述补偿移动的补偿方向与所述预放置偏移方向相反。
具体而言，本发明通过预放置单元基于预放置偏移距离以及夹臂间剩余松开距离确定补偿移动的移动距离，在确定了在当前夹取状态下坐垫2的实际回弹表现，根据放置过程中，夹臂还需要打开的距离结合坐垫2的实际回弹表现可以确定坐垫放置过程中还可能由于回弹产生的位置偏差，本发明通过预放置单元进行预判性地抵消回弹影响的补偿移动，进而，实现了根据坐垫形变对坐垫放置精度的影响程度适应性地调整坐垫放置方式，并采取抵消回弹影响的措施，提高了汽车坐垫放置精度以及抓取机器人的工作效果。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于汽车坐垫生产车间的抓取机器人，其特征在于，包括：
抓取机构，包括机械臂以及设置在所述机械臂上的夹爪，以抓取坐垫放置在预定工位的坐垫底座上，所述夹爪包括对称设置的第一夹臂以及第二夹臂；
数据采集模块，包括设置在所述工位处用以采集坐垫底部的孔位图像的定位视觉单元，设置在所述机械臂上用以扫描坐垫表面获取各扫描点的点云数据的三维视觉单元以及设置在所述夹爪上用以采集各夹臂所受反作用力的受力采集单元；
特征提取单元，其用以基于所述坐垫表面各扫描点的点云数据构建坐垫表面轮廓模型，确定各扫描点在基准方向的最大坐标值差异量，基于抓取状态下坐垫的最大坐标值差异量以及夹臂所受反作用力的受力差异量计算姿态影响表征系数，以判定所述坐垫的抓取姿态是否影响坐垫放置；
所述特征提取单元还用以基于坐垫底部平面为基准平面，垂直于所述基准平面构建基准方向坐标轴，获取抓取状态下坐垫表面的各扫描点在基准方向的最大坐标值以及最小坐标值，将所述最大坐标值与所述最小坐标值的差值确定为抓取状态下坐垫的最大坐标值差异量；
所述特征提取单元按照公式（1）计算姿态影响表征系数，
公式（1）中，U为所述姿态影响表征系数，da为所述抓取状态下坐垫的最大坐标值差异量，db为未抓取状态下坐垫的最大坐标值差异量，Fd为所述第一夹臂与第二夹臂所受反作用力的受力差异量，Fd0为预设的受力差异量参考值，μ为坐标值差异量的权重系数，γ为受力差异量的权重系数，e为常数；
动作执行模块，其与所述特征提取单元连接，包括下压单元以及预放置单元，
所述下压单元用以基于所述姿态影响表征系数调整所述抓取机构放置坐垫后的下压行程；
所述预放置单元用以控制所述机械臂带动所述夹爪悬停至预定位置，控制夹臂间距增大预定距离，基于夹臂间距增大前后所述孔位图像中的孔位偏移情况确定预放置偏移方向以及偏移距离，以控制所述机械臂带动所述夹爪以对应偏移方向以及偏移距离进行补偿移动。
2.根据权利要求1所述的用于汽车坐垫生产车间的抓取机器人，其特征在于，所述特征提取单元将所述姿态影响表征系数与预设的姿态影响表征系数阈值进行对比，
若所述姿态影响表征系数大于所述姿态影响表征系数阈值，则所述特征提取单元判定所述坐垫的抓取姿态影响坐垫放置。
3.根据权利要求1所述的用于汽车坐垫生产车间的抓取机器人，其特征在于，所述动作执行模块还用以基于所述姿态影响表征系数与预设的姿态影响表征系数参考值的对比结果判定启用下压单元或预放置单元，
若所述姿态影响表征系数小于或等于所述姿态影响表征系数参考值，则所述动作执行模块判定启用下压单元；
若所述姿态影响表征系数大于所述姿态影响表征系数参考值，则所述动作执行模块判定启用预放置单元。
4.根据权利要求3所述的用于汽车坐垫生产车间的抓取机器人，其特征在于，所述下压单元调整坐垫放置在所述坐垫底座的下压行程的调整量与所述姿态影响表征系数呈正相关。
5.根据权利要求1所述的用于汽车坐垫生产车间的抓取机器人，其特征在于，所述预放置单元还用以获取夹臂间距调整前后的孔位图像，确定若干孔位在夹臂间距调整前后的孔位偏移量，将孔位偏移量最大值确定为预放置偏移距离，将孔位偏移量最大值对应的孔的偏移方向确定为预放置偏移方向。
6.根据权利要求5所述的用于汽车坐垫生产车间的抓取机器人，其特征在于，所述预放置单元还用以确定夹臂间剩余松开距离，其中，
所述预放置单元获取当前夹臂间距以及坐垫在夹取方向上的最大宽度，将所述最大宽度与当前夹臂间距的差值确定为所述夹臂间剩余松开距离。
7.根据权利要求6所述的用于汽车坐垫生产车间的抓取机器人，其特征在于，所述预放置单元还用以确定坐垫回弹影响因子，其中，
所述预放置单元将所述预放置偏移距离与夹臂间距增大预定距离的比值确定为坐垫回弹影响因子。
8.根据权利要求7所述的用于汽车坐垫生产车间的抓取机器人，其特征在于，所述预放置单元用以确定所述补偿移动的补偿方向以及补偿距离，其中，
所述预放置单元将夹臂间剩余松开距离与所述坐垫回弹影响因子的乘积确定为所述补偿移动的补偿距离；
所述补偿移动的补偿方向与所述预放置偏移方向相反。
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