具有精確感測(cè)物體形狀位姿的仿生機(jī)器人及其感測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及用于高智能仿生機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)器人大多數(shù)都是應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，特別是適合生產(chǎn)線上應(yīng)用，做一些固定工序、重復(fù)性的勞動(dòng)，這種機(jī)器人大多采用簡(jiǎn)單的單臂結(jié)構(gòu)，不需要太復(fù)雜的操作，還有一些機(jī)器人從事一些稍微復(fù)雜一些的操作，需要采用雙臂結(jié)構(gòu)，例如:ZL2010106232926《生產(chǎn)系統(tǒng)》，其采用了雙臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作，還有一些專利采用攝像頭對(duì)物體進(jìn)行定位，例如:ZL2012102673153《一種雙臂機(jī)器人基于Kinect的人機(jī)交互方法》，該項(xiàng)專利中采用了攝像頭對(duì)物體進(jìn)行定位，但其所采用的攝像頭為并排排列的，無(wú)法對(duì)物體的立體形狀進(jìn)行精確感測(cè)，因此，其只適用于固定形狀物體的抓取工作，比較適合于大批量生產(chǎn)的生產(chǎn)線使用，更進(jìn)一步還有將攝像頭分別布置在機(jī)器人的頭部和兩個(gè)手臂上，例如ZL2015100048147《一種插裝生產(chǎn)中的雙臂機(jī)器人系統(tǒng)及其智能控制方法》，該項(xiàng)專利中利用頭部和手臂上的攝像頭對(duì)抓取的物體進(jìn)行定位，但該項(xiàng)專利的攝像頭僅僅用于物體定位，并沒(méi)有對(duì)所抓取物體的形狀進(jìn)行精密測(cè)量，所以，該項(xiàng)專利的技術(shù)方案，雖然比上述兩個(gè)專利更加先進(jìn)，但其還是僅僅能夠抓取規(guī)定形狀的物體，并不能抓取隨機(jī)形狀的物體，因此，其還是無(wú)法達(dá)到針對(duì)不確定形狀物體的可靠抓取。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供的這種智能仿生機(jī)器人，采用雙臂結(jié)構(gòu)配合設(shè)置于不同位置上的兩個(gè)感測(cè)機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)任何物體的形狀、尺寸以及位置、姿態(tài)的感測(cè)，導(dǎo)引機(jī)械手移動(dòng)并靠近物體、并分析、選擇合適的方向和部位實(shí)現(xiàn)精確抓取，解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法對(duì)不確定形狀物體進(jìn)行可靠抓取的技術(shù)問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而設(shè)計(jì)的這種具有感測(cè)物體形狀的仿生機(jī)器人包括軀干以及設(shè)置于該軀干上的機(jī)械臂，所述機(jī)械臂為兩個(gè)，分別設(shè)置于所述軀干的兩側(cè)，該仿生機(jī)器人還包括用于感測(cè)被抓取物體正面形狀的第一感測(cè)機(jī)構(gòu)以及用于感測(cè)被抓取物體縱深形狀的第二感測(cè)機(jī)構(gòu)，所述第一感測(cè)機(jī)構(gòu)設(shè)置于軀干的頭部位置，所述第二感測(cè)機(jī)構(gòu)設(shè)置于一個(gè)機(jī)械臂端頭部位。
[0005]本發(fā)明機(jī)器人的進(jìn)一步改進(jìn)在于:所述每個(gè)機(jī)械臂均為至少六軸結(jié)構(gòu)，包括由連接軀干開(kāi)始依次連接的根部、大臂、小臂、手腕部以及抓取夾具，每個(gè)機(jī)械臂均包括有設(shè)置于根部與軀干之間的第一擺動(dòng)關(guān)節(jié)、設(shè)置于根部與大臂之間的第二擺動(dòng)關(guān)節(jié)、設(shè)置于大臂與小臂之間的第三擺動(dòng)關(guān)節(jié)、設(shè)置于小臂與手腕部之間的第四擺動(dòng)關(guān)節(jié)，所述小臂為兩段結(jié)構(gòu)，每個(gè)機(jī)械臂還包括用于控制兩段小臂之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)的第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，進(jìn)一步包括設(shè)置于手腕部與抓取夾具之間用于控制所述抓取夾具旋轉(zhuǎn)的第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，所述第二感測(cè)機(jī)構(gòu)設(shè)置于抓取夾具上，所述第一感測(cè)機(jī)構(gòu)和第二感測(cè)機(jī)構(gòu)均為工業(yè)用高清攝像機(jī)。
[0006]上述仿生機(jī)器人的感測(cè)方法包括以下步驟:A.由第一感測(cè)機(jī)構(gòu)和第二感測(cè)機(jī)構(gòu)感測(cè)被抓取物體的信息，所述第一感測(cè)機(jī)構(gòu)和第二感測(cè)機(jī)構(gòu)感測(cè)被抓取物體的信息包括被抓取物體的位置、尺寸以及姿態(tài)，所述第一感測(cè)機(jī)構(gòu)感測(cè)被抓取物體的尺寸信息包括被抓取物體正面尺寸，所述第二感測(cè)機(jī)構(gòu)感測(cè)被抓取物體的尺寸信息包括被抓取物體縱深方向上的尺寸；B.將感測(cè)信息反饋到機(jī)器人控制系統(tǒng)中，由控制系統(tǒng)計(jì)算被抓取物體的位姿，所述控制系統(tǒng)計(jì)算被抓取物體的位姿包括根據(jù)第一感測(cè)機(jī)構(gòu)和第二感測(cè)機(jī)構(gòu)感測(cè)的位置信息定位被抓取物體的位置，根據(jù)第一感測(cè)機(jī)構(gòu)和第二感測(cè)機(jī)構(gòu)感測(cè)的尺寸信息計(jì)算獲得被抓取物體的大小和形狀，根據(jù)第一感測(cè)機(jī)構(gòu)和第二感測(cè)機(jī)構(gòu)感測(cè)被抓取物體的姿態(tài)信息計(jì)算獲得被抓取物體的偏角；C.控制系統(tǒng)控制機(jī)器人選擇合適的抓取方式和抓取位置抓取物體，控制系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算獲得的被抓取物體位置、大小、形狀以及偏角的信息，控制機(jī)械臂選擇合適的抓取方向和具體位置來(lái)抓取物體。
[0007]本發(fā)明采用上述的技術(shù)方案，可以利用位于不同方向的兩個(gè)攝像機(jī)具體成像被抓取物體的立體形狀和尺寸，從而選擇合適的抓取方向和抓取位置，這種高智能機(jī)器人可以適應(yīng)不同環(huán)境下的多種作業(yè)方式，使得仿生機(jī)器人真正能夠做到仿人動(dòng)作的功能。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本發(fā)明仿生機(jī)器人的立體示意圖。圖2是本發(fā)明仿生機(jī)器人的控制原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]結(jié)合上述【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0010]由圖1和圖2中可知，本發(fā)明具有精確感測(cè)物體形狀和位姿的仿生機(jī)器人包括軀干10以及設(shè)置于該軀干10上的機(jī)械臂20，所述機(jī)械臂20為兩個(gè)，分別設(shè)置于所述軀干10的兩側(cè)，該仿生機(jī)器人還包括用于感測(cè)被抓取物體正面形狀的第一感測(cè)機(jī)構(gòu)30以及用于感測(cè)被抓取物體縱深形狀的第二感測(cè)機(jī)構(gòu)40，所述第一感測(cè)機(jī)構(gòu)30設(shè)置于軀干10的頭部位置，所述第二感測(cè)機(jī)構(gòu)40設(shè)置于一個(gè)機(jī)械臂20端頭部位。這種仿生機(jī)器人的感測(cè)方法包括以下步驟:A.由第一感測(cè)機(jī)構(gòu)30和第二感測(cè)機(jī)構(gòu)40感測(cè)被抓取物體的信息；B.將感測(cè)信息反饋到機(jī)器人控制系統(tǒng)中，由控制系統(tǒng)計(jì)算被抓取物體的位姿；C.控制系統(tǒng)控制機(jī)器人選擇合適的抓取方式和抓取位置抓取物體。
[0011]由圖1和圖2中可知，所述每個(gè)機(jī)械臂20均為至少六軸結(jié)構(gòu)，包括由連接軀干10開(kāi)始依次連接的根部21、大臂22、小臂23、手腕部24以及抓取夾具25，每個(gè)機(jī)械臂20均包括有設(shè)置于根部21與軀干10之間的第一擺動(dòng)關(guān)節(jié)26a、設(shè)置于根部21與大臂22之間的第二擺動(dòng)關(guān)節(jié)26b、設(shè)置于大臂22與小臂23之間的第三擺動(dòng)關(guān)節(jié)26c、設(shè)置于小臂23與手腕部24之間的第四擺動(dòng)關(guān)節(jié)26d，所述小臂23為兩段結(jié)構(gòu)，每個(gè)機(jī)械臂20還包括用于控制兩段小臂之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)的第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)26e，進(jìn)一步包括設(shè)置于手腕部24與抓取夾具24之間用于控制所述抓取夾具24旋轉(zhuǎn)的第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)26f ;所述第二感測(cè)機(jī)構(gòu)40設(shè)置于抓取夾具24上；所述第一感測(cè)機(jī)構(gòu)30和第二感測(cè)機(jī)構(gòu)40均為工業(yè)用高清攝像機(jī)；所述軀干10包括上軀干11和下軀干12，還包括設(shè)置于所述上軀干11與下軀干12之間用于控制上軀干11相對(duì)所述下軀干12旋轉(zhuǎn)的第三旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)26g。本發(fā)明中所述第