一種基於視覺伺服的工業機器人的製作方法

2023-09-18 06:02:35

本實用新型涉及工業機器人技術領域，尤其涉及一種基於視覺伺服的工業機器人。

背景技術：

機器人因末端執行器操作工具的不同，可以非常方便的用作各種自動化設備，完成如裝配、檢測、碼垛、上下料、焊接、搬運、包裝、拆垛、探傷、分類、噴塗、貼標、噴碼、打碼、目標跟隨等一系列工作。機器人特別適用於多品種，變批量的柔性化作業，對於穩定提高產品質量，提高勞動生產效率，改善勞動條件和產品的快速更新換代起著十分重要的作用。機器人控制技術的主要任務就是控制機器人在工作空間中的運動位置、姿態和軌跡、操作順序及動作的時間等。具有可編程、可軟體菜單操作、可進行人機互動、使用方便的特點。

現有技術的機器人運動控制系統僅在XY平面進行偏移校正，定位標記支持範圍有限制，靈活性差，操作過程複雜，效率低，容易疲勞，精度完全靠示教者的經驗目測決定，精度較低，佔用寶貴的生產時間，而且使機器人系統成為一個相對單元，難以實現與其他系統或生產過程的集成，無法滿足當今小批量、多品種柔性生產的需要。

技術實現要素：

有鑑於現有技術的上述缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基於視覺伺服的工業機器人，以解決現有技術的不足。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種基於視覺伺服的工業機器人，其特徵在於：包括儲料器、第一拉杆、基準標記模塊、AGV模塊、AGV儲料器、機器人手臂和末端執行器模塊，所述儲料器上安裝第一拉杆、基準標記模塊，所述AGV模塊上安裝AGV儲料器、機器人手臂，所述機器人手臂的末端安裝末端執行器模塊，所述末端執行器模塊上安裝有視覺系統，所述視覺系統包括搜尋與駐停導引相機、末端精確導引相機、放置完成檢測相機、末端執行器叉子、相機光源以及第一工件夾具、第二拉杆和第二工件夾具，所述基準標記模塊與第二工件夾具安裝在一起。

上述的一種基於視覺伺服的工業機器人，其特徵在於：所述機器人手臂有六個關節。

上述的一種基於視覺伺服的工業機器人，其特徵在於：所述基準標記模塊包括一個中心點標記單元，一個旋轉標記單元和第一邊界標記單元、第二邊界標記單元、第三邊界標記單元、第四邊界標記單元四個邊界標記單元。

上述的一種基於視覺伺服的工業機器人，其特徵在於：所述機器人手臂和駐停導引相機、末端精確導引相機、放置完成檢測相機、末端執行器叉子、相機光源均通過安裝在其上的接口電路連接到通用控制計算機。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型基於視覺伺服技術，使用2D攝像機實現高精度三維定位，採用的兩階段定位過程用於消除移動平臺的駐停定位誤差，同時實現高精度三維定位，使得移動機器人可以為所有在基準標記的一個指定半徑範圍內的工件執行高精度拾取/放置操作，其工作靈活性好、操作簡單、效率和精度較高，自動化程度好。

以下將結合附圖對本實用新型的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本實用新型的目的、特徵和效果。

附圖說明

圖1是本實用新型的工業機器人系統整體結構示意圖。

圖2是本實用新型的機器人末端執行器的結構示意圖。

圖3是本實用新型的工業機器人系統基準標記模塊結構示意圖。

圖4是本實用新型的AGV模塊、AGV儲料器的結構示意圖。

圖5是本實用新型的機器人手臂結構示意圖。

圖6是本實用新型的儲料器的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1、2所示，一種基於視覺伺服的工業機器人，其特徵在於：包括儲料器1、第一拉杆2、基準標記模塊3、AGV模塊4、AGV儲料器5、機器人手臂6和末端執行器模塊7，所述儲料器1上安裝第一拉杆2、基準標記模塊3，所述AGV模塊4上安裝AGV儲料器5、機器人手臂6，所述機器人手臂6的末端安裝末端執行器模塊7，所述末端執行器模塊7上安裝有視覺系統，所述視覺系統包括搜尋與駐停導引相機71、末端精確導引相機72、放置完成檢測相機73、末端執行器叉子74、相機光源75以及第一工件夾具8、第二拉杆9和第二工件夾具10，所述基準標記模塊3與第二工件夾具10安裝在一起。

如圖1所示，一輛AGV 4安裝了一個機器人手臂6，手臂上的末端執行器7正夾持著一個工件。儲料器上的工位都是機器人手臂末端可以進行取放操作的，因此機器人可以在儲料器1和AGV儲料器5之間進行工件的交換。

如圖2所示，末端執行器上的視覺系統，其包括三個攝像頭、光源以及叉子，安裝在機器人手臂的末端。末端執行器叉子用於接取，夾持和釋放工件。機器人手臂6和駐停導引相機71、末端精確導引相機72、放置完成檢測相機73、末端執行器叉子74、相機光源75均通過安裝在其上的接口電路連接到通用控制計算機。

如圖3所示，本實施例中，所述基準標記模塊3包括一個中心點標記單元30，一個旋轉標記單元31和第一邊界標記單元32、第二邊界標記單元33、第三邊界標記單元34、第四邊界標記單元35四個邊界標記單元。基準標記模塊3與第二工件夾具10安裝在一起，被用於建立其間的空間坐標關係。當學習完基準標記後，移動機器人將完成與基準標記模塊3間的坐標對齊，再使用末端執行器和相機系統間的空間關係標定結果，以及基準標記模塊3和第二工件夾具10間的空間關係標定結果，最終主機可以建立末端執行器和工件夾具之間的關係，用來控制末端執行器完成取放工件的操作。

基準標記模塊3用於視覺系統做定位對齊的過程，由視覺系統抓取的基準標記圖像能夠啟動視覺定位對齊過程。搜尋與駐停導引相機71將完成第一階段定位對齊過程，以減少AGV的駐停定位誤差從而實現將末端精確導引相機72帶入工作區域。然後，機器人使用末端精確導引相機72執行第二階段的對齊過程。之後，機器人將得到三維定位數據，其包含了移動機器人和基準標記之間的坐標關係，結合之前的學習結果，就可以得到移動機器人與目標位置的當前坐標關係。這裡的關鍵流程在於，在系統運行前，它需要做基準標記模塊3和第二工件夾具10間的關係標定，用於建立它們之間的坐標關係，以便在下次末端精確導引相機72完成最終的定位對齊過程後，能夠得到機器人與第二工件夾具10之間的坐標關係。

如圖4所示，為AGV模塊4、AGV儲料器5的結構示意圖，AGV儲料器5存儲需要被傳輸到其他位置的工件或物料。AGV模塊4，是一個安裝了機器人的移動平臺，能夠在一系列的站點間運動，能夠運輸和取放物料。

如圖5所示，多關節式（6軸）的機器人手臂使末端執行器擁有極大的靈活性。節點如61、62、63、64、65和66所示。所有的關節都是旋轉接頭，允許機器人手臂繞軸旋轉。機器人手臂用於AGV儲料器與工作站點間以及各個工作站點間的物料傳輸。

如圖6所示，為儲料器1的結構示意圖，用於存儲工件或者其他物料。

以上詳細描述了本實用新型的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本實用新型的構思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本實用新型的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。