一种机器人抓取装置的制作方法

本实用新型涉及机器人抓取领域，尤其涉及一种机器人抓取装置。

背景技术：

随着《中国制造2025》的逐步推进，机器人自动化系统广泛应用于3C和物流行业的抓取、装配等工艺中。机器人抓取作为自动化生产中的一种常见作业任务，目前视觉引导和定位技术已经能为机器人提供周围环境和抓取对象的一些颜色和深度信息，但是在抓取过程中会出现抓取速度缓慢或不稳定的情况，即现有的抓取方法不能实现物体的快速稳定的抓取操作。另外，现有的大多数机器人抓取过程的集成化、自动化和智能化程度比较低，难以完成一些复杂的抓取任务。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种抓取速度快，稳定性好，能实现抓取过程的集成化、自动化和智能化的机器人抓取装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种机器人抓取装置，包括控制柜、基座、支架、机器人和相机；

控制柜设置在基座内，并与机器人电连接，机器人的一端固定连接在基座上，另一端设有抓手，支架竖直固定设置在基座的上端，基座的上表面设有料框，料框内设有用于抓手抓取的物料，相机设置在支架上，并位于料框的上方。

进一步：支架上在相机的两侧分别固定设有光源。

进一步：机器人为多自由度工业机器人。

进一步：机器人为六自由度工业机器人。

进一步：机器人的另一端设有法兰盘，法兰盘的一端与机器人的另一端固定连接，另一端与抓手可拆卸连接。

进一步：抓手为两指的智能灵巧手。

基于上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的一种机器人抓取装置，集成了工业机器人，智能灵巧手，视觉系统，可以实现物体的快速稳定抓取，显著提高系统的集成化和自动化水平。

2、本实用新型的一种机器人抓取装置，相机和光源组成视觉系统，能精确提供抓取物体的颜色和深度信息，实现机器人抓取任务的快速性和稳定性，适用于复杂任务的抓取；

3、本实用新型的一种机器人抓取规划方法，在离线阶段，首先对机器人进行示教编程，基于机器人抓手的运动学方程，通过关节空间采样与机器学习获取抓手的逆运动学；其次根据抓取物料的CAD模型，构建大量的稳定抓取点；

4、本实用新型的一种机器人抓取规划方法，在在线阶段，将视觉传感器识别的物料图像信息反馈给机器人，机器人获取对象目标，在当前状态下将最优的一组抓取，通过轨迹规划计算并实现对物料的稳定抓取。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的视觉系统的示意图；

图3为本实用新型的机器人D-H模型示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、控制柜，2、基座，3、料框，4、物料，5、机器人，6、抓手，7、光源，8、相机，9、支架。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1至图3所示，一种机器人抓取装置，包括控制柜1、基座2、支架9、机器人5和相机8；

控制柜1设置在基座2内，并与机器人5通过电缆线连接，机器人5的一端固定连接在基座2上，另一端设有抓手6，支架9竖直固定设置在基座2的上端，基座2的上表面设有料框3，料框3内设有用于抓手6抓取的物料4，相机8设置在支架9上，并位于料框3的上方,料框3内装有物料4。

支架9上在相机8的两侧分别固定设有光源7，相机8和光源7组成视觉系统，能精确提供抓取物体的颜色和深度信息，实现机器人5抓取任务的快速性和稳定性，适用于复杂任务的抓取。

机器人5为多自由度工业机器人。

机器人5为六自由度工业机器人，能在视觉传感器下实现更灵活的抓取动作，能够完成复杂任务的抓取作业。

计算机能够将目标物体的位姿发送给的控制柜1，控制六自由度工业机器人5和抓手6实现关节空间与笛卡尔空间的抓取运动，并能实时显示机器人5抓取的当前状态和运动轨迹。

机器人5的另一端设有法兰盘，法兰盘的一端与机器人5的另一端固定连接，另一端通过螺栓与抓手6可拆卸连接，抓手6的电缆线通过扎线带固定在机器人5的手臂上，然后通过USB接口连接在控制器1上。

抓手6为两指的智能灵巧手，抓取物体速度快，准确性和稳定性较好。

本实用新型的一种机器人抓取装置，集成了工业机器人，智能灵巧手，视觉系统，可以实现物体的快速稳定抓取；离线阶段，基于机器人抓手6的运动学方程，通过关节空间采样与机器学习获取抓手的逆运动学；其次根据抓取物料4的CAD模型，构建大量的稳定抓取点；在线阶段，利用视觉系统识别当前被抓取物料4，计算在当前状态下最优的一组抓取，通过轨迹规划计算并实现对物料4的快速稳定抓取。

机器人5抓取的离线学习和在线阶段的具体步骤为：

S1：在离线阶段，首先对机器人5进行示教编程，基于机器人5抓取系统的的运动学方程，通过关节空间采样与机器学习获取抓手的逆运动学；其次根据抓取物料4的CAD模型，构建大量的稳定抓取点，即抓手的期望接触点；

S2：调节光源7和相机8的位置，对拍摄到的物料4图片进行图像处理；

S3：在在线阶段，将步骤S2识别的图像信息反馈给机器人5，机器人5获取对象目标，在当前状态下最优的一组抓取，通过轨迹规划计算并实现对物料4的稳定抓取。

S4：抓取物料4后，机器人开始带物料4运动，并放置到指定的位置。

机器人抓取系统的运动学方程为：

式中，为坐标系{j}相对于坐标系{i}的齐次变换矩阵；{0}为基座1坐标系，{G}为抓手6坐标系。θ_i为机器人5的关节变量。

由视觉系统计算出物料4的位置后，通过机器人5的逆运动学计算出各个关节的关节角θ_i，使式中的左右两端相等，即实现机器人的抓取作业。

本实用新型的一种机器人抓取装置，集成了工业机器人，智能灵巧手，视觉系统，可以实现物体的快速稳定抓取，显著提高系统的集成化和自动化水平，且效率高，成本低。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。