一種物料抓取方法與系統(tǒng)與流程

本發(fā)明涉及倉(cāng)儲(chǔ)、物料分揀領(lǐng)域。涉及一種物料抓取的方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的待抓取物料抓取方法主要有氣動(dòng)吸取、電磁吸取、機(jī)械抓取三大類(lèi)，其中氣動(dòng)吸取目標(biāo)對(duì)于物體的表面平整度具有較高的平整度要求；電磁吸取方法對(duì)物體的磁性有較高的需求。

現(xiàn)有的抓取方法主要是視覺(jué)系統(tǒng)直接識(shí)別物體的形狀，通過(guò)各種抓取方法對(duì)物體進(jìn)行抓取，其對(duì)物體形狀的規(guī)則性與一致性具有較高的要求。

現(xiàn)有的抓取方法對(duì)做有標(biāo)記的物體能夠根據(jù)標(biāo)記進(jìn)行抓取，其標(biāo)記的大小，標(biāo)記的形狀、顏色等屬性只能針對(duì)一類(lèi)物體進(jìn)行標(biāo)記，同樣的標(biāo)記很難對(duì)不同形狀的物體諸如鉛筆與桶裝油進(jìn)行同樣的標(biāo)記并抓取。

綜上所述現(xiàn)有的抓取方法對(duì)于單一形狀、單一種類(lèi)的物體的抓取上具有較高的辨識(shí)度與成功率，但是如果需要同時(shí)對(duì)多種尺寸、形狀、質(zhì)量的物體進(jìn)行抓取，其抓取能力就非常有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種待抓取物料抓取方法，具體技術(shù)方案為獲取物料箱的位置，所述物料箱內(nèi)包含至少一種待抓取物料，利用物料箱與待抓取物料的相對(duì)位置關(guān)系與待抓取物料信息，獲得待抓取物料的抓取信息，抓取裝置利用抓取信息抓取待抓取物料。

進(jìn)一步的，通過(guò)至少一個(gè)相機(jī)或者具有深度信息的相機(jī)獲取至少一副圖像，識(shí)別圖像中的第一特征，利用第一特征獲取物料箱的位置。

進(jìn)一步的，所述物料箱包含第二特征，為物料箱的身份標(biāo)識(shí)，通過(guò)識(shí)別第二特征獲得物料箱與待抓取物料的相對(duì)位置關(guān)系以及待抓取物料信息。

進(jìn)一步的，所述抓取信息包括抓取偏轉(zhuǎn)量，通過(guò)所述第一特征獲??；

所述抓取信息包括抓取位、抓取力、抓取尺寸，通過(guò)所述第二特征獲取。

進(jìn)一步的，所述待抓取物料信息包括待抓取物料的尺寸信息、待抓取物料的質(zhì)量信息、待抓取物料待抓取表面相對(duì)于抓取裝置抓取表面的摩擦系數(shù)、待抓取物料的抓取尺寸信息、待抓取物料的重心位置信息、物料箱的尺寸信息。

進(jìn)一步的，所述相機(jī)或者具有深度信息的相機(jī)固定于抓取裝置運(yùn)動(dòng)空間坐標(biāo)系中的固定位置或者固定于抓取裝置上。

進(jìn)一步的，所述物料箱內(nèi)的待抓取物料具有一致的待抓取方向。

進(jìn)一步的，所述待抓取物料信息包括抓取力糾正系數(shù)。

進(jìn)一步的，所述抓取裝置包括力傳感器，判斷力傳感器獲得的值是否為抓取力的值，如果是則抓取，如果不是則調(diào)整至抓取力的值；

所述抓取裝置包括位置傳感器，判斷位置傳感器獲得的值是否為抓取尺寸的值，如果是則進(jìn)行抓取，如果不是則調(diào)整至抓取尺寸的值。

進(jìn)一步的，所述待抓取物料為多種時(shí)，且待抓取物料的抓取屬性同在一定的閾值范圍內(nèi)，采用多種物料箱與待抓取物料之間的相對(duì)位置關(guān)系區(qū)別不同的待抓取物料；所述抓取屬性包括抓取力、抓取尺寸。

進(jìn)一步的，所述的待抓取物料被抓取之后，該待抓取物料所對(duì)應(yīng)物料箱內(nèi)的位置記為已抓取。

本發(fā)明另外提供一種抓取系統(tǒng)，包括第一獲取單元，獲取物料箱位置，所述物料箱內(nèi)包含至少一種待抓取物料；

第二獲取單元，利用物料箱與待抓取物料的相對(duì)位置關(guān)系與待抓取物料信息，獲得待抓取物料的抓取信息；

控制單元，控制抓取裝置根據(jù)抓取信息抓取待抓取物料。

進(jìn)一步的，所述第一獲取單元通過(guò)至少一個(gè)相機(jī)或者具有深度信息的相機(jī)獲取至少一副圖像，識(shí)別圖像中的第一特征，利用第一特征獲取物料箱的位置。

進(jìn)一步的，所述物料箱包含第二特征，為物料箱的身份標(biāo)識(shí)，第二獲取單元通過(guò)識(shí)別所述第二特征獲得物料箱與待抓取物料的相對(duì)位置關(guān)系以及物料信息。

進(jìn)一步的，所述抓取信息包括抓取位、抓取力、抓取尺寸，通過(guò)所述第二特征獲?。?/p>

所述抓取信息還包括抓取偏轉(zhuǎn)量，通過(guò)所述第一特征獲取。

進(jìn)一步的，所述待抓取物料信息包括待抓取物料的尺寸信息、質(zhì)量信息、待抓取物料待抓取表面相對(duì)于抓取裝置抓取表面的摩擦系數(shù)、待抓取物料的抓取尺寸信息、待抓取物料的重心位置信息。

進(jìn)一步的，所述相機(jī)或者具有深度信息的相機(jī)固定于抓取裝置運(yùn)動(dòng)空間坐標(biāo)系中的固定位置或者固定于抓取裝置上。

進(jìn)一步的，所述物料箱內(nèi)的待抓取物料具有一致的待抓取方向。

進(jìn)一步的，所述物料信息包括抓取力糾正系數(shù)。

進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)還包括判斷單元，所述抓取裝置包括力傳感器以及位置傳感器；

所述判斷單元判斷力傳感器獲得的值是否為抓取力的值，如果是控制單元控制抓取裝置抓取，如果不是控制單元?jiǎng)t調(diào)整抓取裝置至抓取力的值；

所述判斷單元判斷位置傳感器獲得的值是否為抓取尺寸的值，如果是控制單元控制抓取裝置抓取，如果不是控制單元?jiǎng)t調(diào)整抓取裝置至抓取尺寸的值。

進(jìn)一步的，所述待抓取物料為多種時(shí)，且待抓物料的抓取屬性同在一定的閾值范圍內(nèi)，采用多種待抓取物料與物料箱的相對(duì)位置關(guān)系區(qū)別不同的待抓取物料，所述抓取屬性包括：抓取力、抓取尺寸。

進(jìn)一步的，所述的待抓取物料被抓取之后，該待抓取物料所對(duì)應(yīng)物料箱內(nèi)的位置記為已抓取。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明將具有位置特征信息、待抓取物料抓取信息的物料箱與待抓取物料通過(guò)已知的相對(duì)位置關(guān)系聯(lián)系，使抓取裝置可以同時(shí)定位并抓取不同質(zhì)量、形狀、尺寸的物體，大大提高了物料抓取系統(tǒng)的適應(yīng)能力。

本發(fā)明采用間接識(shí)別待抓取物料位置，而不直接識(shí)別待抓取物體的方法，大大提高了視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)于待抓取物體位置識(shí)別的魯棒性。

本發(fā)明通過(guò)第二特征獲得待抓取物料信息，減少了實(shí)時(shí)識(shí)別待抓取物料所需要的計(jì)算量，提高了抓取速率。

本發(fā)明在抓取裝置上安裝有位置傳感器、力傳感器用以反饋?zhàn)ト⌒畔?，?duì)抓取過(guò)程形成閉環(huán)，提高了對(duì)不同質(zhì)量，不同形狀待抓取物料抓取的適應(yīng)能力。

本發(fā)明所述物料箱中的每個(gè)待抓取物料被抓取之后，該待抓取物料對(duì)應(yīng)該物料箱下的位置記為已抓取；每次抓取完成之后不需要重新判斷圖像的變化，減小了計(jì)算量、提高了抓取速率。

附圖說(shuō)明

圖1表示識(shí)別方法是待抓取物料流程圖。

圖2為該抓取方法的功能模塊圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行描述。

圖1所示的本發(fā)明實(shí)施例提供的待抓取物料抓取方法的流程圖。圖2中包括物料箱1、第一特征2、第二特征3、待抓取物料4、待抓取物料限位塊5、抓取裝置6、相機(jī)7、處理存儲(chǔ)器8。

在物料箱內(nèi)放置至少一種待抓取物料；在物料箱上標(biāo)記第一特征與第二特征。

通過(guò)第一特征獲取物料箱1處于世界坐標(biāo)系下的位置。

利用標(biāo)定板標(biāo)定相機(jī)7，定得到的相機(jī)7內(nèi)部參數(shù)。

相機(jī)7固定于抓取裝置6運(yùn)動(dòng)空間坐標(biāo)系中的固定位置或者固定于抓取裝置6上。

至少一種待抓取物料4被放置于物料箱1內(nèi)；所述待抓取物料4被待抓取物料限位單元5限定位置；所述待抓取物料4被待抓取物料限位塊5限定方向，即單個(gè)物料箱1內(nèi)的待抓取物料具有一致的待抓取方向；所述待抓取物料限位單元5可以是隔板、限位塊、膠等。

所述物料箱1內(nèi)的待抓取物料的待抓取方向與物料箱平面坐標(biāo)系內(nèi)的一特定坐標(biāo)軸具有固定的角度關(guān)系；所述固定角度關(guān)系建立了物料箱與物料待抓取方向之間的關(guān)系。

所述第一特征2為特定的紋理、顏色、形狀，或者其組合，通過(guò)相機(jī)7獲取圖像，處理存儲(chǔ)器8處理所述第一特征2得到物料箱1的坐標(biāo)系，即物料箱平面坐標(biāo)系；物料箱坐標(biāo)系平面與物料箱1的上平面重合。

處理存儲(chǔ)器8處理所述第一特征2獲得物料箱平面坐標(biāo)系相對(duì)于相機(jī)坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。

相機(jī)7固定于世界坐標(biāo)系之內(nèi)的某一位置，即相機(jī)坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的相互關(guān)系為已知。

世界坐標(biāo)系與抓取裝置工作空間坐標(biāo)系重合。

通過(guò)相機(jī)坐標(biāo)系、世界坐標(biāo)系、物料箱平面坐標(biāo)系、圖像坐標(biāo)系相互轉(zhuǎn)換，得到物料箱坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，其中包括物料箱平面坐標(biāo)系內(nèi)與待抓取物料4呈固定角度關(guān)系的坐標(biāo)軸相對(duì)于其世界坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸之間的旋轉(zhuǎn)量，該旋轉(zhuǎn)量記為抓取偏轉(zhuǎn)量。

具體的：如圖2所示，在物料箱1上的第一特征為物料箱上平面上的四個(gè)圓點(diǎn)。其中每個(gè)圓點(diǎn)都賦值有不同的坐標(biāo)值；

通過(guò)相機(jī)7識(shí)別物料箱1平面上的四個(gè)點(diǎn)并利用其坐標(biāo)值計(jì)算得到物料箱1與相機(jī)坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系（r1，t1）；

將抓取裝置6工作坐標(biāo)系作為世界坐標(biāo)系；

相機(jī)7固定在世界坐標(biāo)系下的某一固定位置，即相機(jī)坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系(r2,t2)為已知；

利用上述（r1，t1）與(r2,t2)，計(jì)算得到物料箱坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系(r3，t3)；

由此可以得到物料箱平面坐標(biāo)系內(nèi)與待抓取物料4呈固定角度關(guān)系的坐標(biāo)軸相對(duì)于其世界坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸之間的旋轉(zhuǎn)量。該旋轉(zhuǎn)量記為抓取偏轉(zhuǎn)量m。

物料箱1內(nèi)每個(gè)待抓取物料4與物料箱平面坐標(biāo)系的位置關(guān)系，能夠組成一個(gè)位置關(guān)系函數(shù)f（x，y）。其中包含待抓取物料4相對(duì)于所述第一特征2識(shí)別得到的物料箱平面坐標(biāo)系上的坐標(biāo)值信息；以及該坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的抓取狀態(tài)屬性，該屬性值可以分為兩種狀態(tài)，一種是未抓取，一種是已抓取。

當(dāng)所述待抓取物料為多種時(shí)，且待抓取物料的抓取屬性同在一定的閾值范圍內(nèi)，采用多種物料箱與待抓取物料之間的相對(duì)位置關(guān)系區(qū)別不同的待抓取物料，即多個(gè)位置關(guān)系函數(shù)f（x，y）；所述抓取屬性包括抓取力、抓取尺寸。

處理儲(chǔ)存器根據(jù)物料箱坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系(r3，t3)，并且聯(lián)立函數(shù)f(x,y)從而計(jì)算得到物料箱平面坐標(biāo)系下待抓取物料4所處的位置對(duì)應(yīng)世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(xa,ya,za)。

所述相機(jī)7可以為雙目相機(jī)，或者具有深度信息的相機(jī)，通過(guò)雙目相機(jī)或者具有深度信息的相機(jī)識(shí)別得到物料箱平面坐標(biāo)系、抓取偏轉(zhuǎn)量m以及物料箱平面坐標(biāo)系下待抓取物料所處的位置對(duì)應(yīng)世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(xa,ya,za)。

具體的：如圖2所示，在物料箱1上的第一特征為物料箱上平面上的四個(gè)圓點(diǎn)；

通過(guò)雙目相機(jī)7或者具有深度信息的相機(jī)7識(shí)別物料箱1平面上的四個(gè)點(diǎn)，并計(jì)算得到各個(gè)圓點(diǎn)之間的位置關(guān)系，利用圓點(diǎn)之間的位置關(guān)系得到物料箱1的坐標(biāo)系、物料箱1與相機(jī)坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系（r1，t1）；

相機(jī)7是固定在世界坐標(biāo)系下的某一固定位置，相機(jī)坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系(r2,t2)為已知；

利用上述（r1，t1）與(r2,t2)，計(jì)算得到物料箱坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系(r3，t3)；

由此可以得到物料箱平面坐標(biāo)系內(nèi)與待抓取物料4呈固定角度關(guān)系的坐標(biāo)軸相對(duì)于其世界坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸之間的旋轉(zhuǎn)量。該旋轉(zhuǎn)量即為抓取裝置6需要調(diào)整抓取方向的偏轉(zhuǎn)量，記為抓取偏轉(zhuǎn)量m。

物料箱1內(nèi)每個(gè)待抓取物料4與物料箱平面坐標(biāo)系的位置關(guān)系已知，并且組成一個(gè)位置關(guān)系函數(shù)f（x，y）。其中包含待抓取物料4相對(duì)于所述第一特征2識(shí)別得到的物料箱平面坐標(biāo)系上的坐標(biāo)值信息；以及該坐標(biāo)下的抓取狀態(tài)屬性，該屬性值可以分為兩種狀態(tài)，一種是未抓取，一種是已抓取。

當(dāng)所述待抓取物料為多種時(shí)，且待抓取物料的抓取屬性同在一定的閾值范圍內(nèi)，采用多種物料箱與待抓取物料之間的相對(duì)位置關(guān)系區(qū)別不同的待抓取物料，即多個(gè)位置關(guān)系函數(shù)f（x，y）；所述抓取屬性包括抓取力、抓取尺寸。

處理儲(chǔ)存器根據(jù)物料箱坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系(r3，t3)，并且聯(lián)立函數(shù)f(x,y)從而計(jì)算得到物料箱平面坐標(biāo)系下待抓取物料4所處的位置對(duì)應(yīng)世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(xa,ya,za)。

采用間接識(shí)別待抓取物料位置，而不直接識(shí)別待抓取物體的方法，大大提高了視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)于待抓取物體位置識(shí)別的魯棒性。

利用物料箱與待抓取物料的相對(duì)位置關(guān)系與待抓取物料信息，獲得抓取信息，其獲取方法如下。

物料箱1上預(yù)設(shè)第二特征3；所述第二特征3可以分布于物料箱1的各個(gè)表面上，如圖所示，第二特征3分布于物料箱1的側(cè)面上，由相機(jī)7獲取包含第二特征3的圖像。

所述物料箱包含第二特征，為物料箱的身份標(biāo)識(shí)，通過(guò)識(shí)別第二特征獲得物料箱與待抓取物料的相對(duì)位置關(guān)系以及待抓取物料信息。

所述身份標(biāo)識(shí)包含抓取力信息、物料箱1內(nèi)每個(gè)待抓取物料4相對(duì)于物料箱平面坐標(biāo)系的位置關(guān)系f(x,y)、待抓取物料4的物理屬性信息、物料箱1的尺寸。

所述物料箱1的尺寸信息包括物料箱1的內(nèi)部尺寸：長(zhǎng)l1、寬w1、高h(yuǎn)1。

所述待抓取物料4的物理屬性信息，包括待抓取物料4的尺寸：極限長(zhǎng)度l、寬度w、與高度h；待抓取物料的質(zhì)量m；待抓取物料待抓取表面相對(duì)于抓取裝置6抓取表面的摩擦系數(shù)μ；待抓取物料4抓取位的尺寸信息；糾正系數(shù)k；待抓取物料4相對(duì)于本身極限長(zhǎng)度l、寬度w、高度h的重心位置。

所述待抓取物料4抓取位的尺寸信息包括抓取位抓取深度、抓取位初始抓取寬度。

通過(guò)第一特征2與第二特征3所得到的信息，采用以下方法計(jì)算得到待抓取物料4的抓取信息。

根據(jù)所述待抓取物料的屬性信息中待抓取物料4的質(zhì)量m、待抓取物料待抓取表面相與抓取裝置6接觸表面的摩擦系數(shù)μ計(jì)算得到待抓取物料的理論抓取所需要的抓取力f1的值；

基于待抓取物料質(zhì)量誤差、機(jī)械機(jī)構(gòu)誤差、待抓取物料重心位置等系統(tǒng)性因素考慮,實(shí)際抓取力需要增加糾正系數(shù)k，由此得到了待抓取物料抓取所需要的抓取力f。

由第一特征2與第二特征3計(jì)算得到待抓取物料4處于工作空間坐標(biāo)系下的值為(xa,ya,za)。

根據(jù)第二特征3中物料箱1的內(nèi)部高h(yuǎn)1，當(dāng)待抓取物料以長(zhǎng)度方向垂直物料箱坐標(biāo)平面擺放時(shí)，待抓取物料本身的極限長(zhǎng)度l，可以計(jì)算得到實(shí)際抓取位的zb坐標(biāo)值，由此得到了待抓取物料4抓取位的坐標(biāo)值(xa,ya,zb)。

至此得到了抓取待抓取物料所需要的抓取偏轉(zhuǎn)量、抓取尺寸、抓取力、抓取位。

通過(guò)第二特征獲得待抓取物料信息，減少了實(shí)時(shí)識(shí)別待抓取物料所需要的計(jì)算量，提高了抓取速率。

所述物料箱1為至少一種規(guī)格的物料箱。

所述待抓取物料4處于物料箱1的數(shù)量能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，具體實(shí)施方式如下：

物料箱1內(nèi)每個(gè)待抓取物料4所處的位置都具有待抓取與未抓取屬性，比如抓取之前該待抓取物料所處的位置的抓取屬性被標(biāo)記為1，當(dāng)該待抓取物料被抓取之后，該位置被標(biāo)記為0；

物料箱1內(nèi)對(duì)于待抓取物料數(shù)量的存儲(chǔ)單元儲(chǔ)存有對(duì)應(yīng)物料箱1內(nèi)的待抓取物料數(shù)量為n，當(dāng)待抓取物料4所處位置被標(biāo)記為0時(shí)，n的計(jì)數(shù)就減少1；

當(dāng)n為少于某一定數(shù)值時(shí)，待抓取物料待抓取物料系統(tǒng)提示該待抓取物料處理緊缺狀態(tài)；

當(dāng)n為0時(shí)，表示該物料箱1內(nèi)的待抓取物料已經(jīng)完全被抓取，所述空物料箱1需要進(jìn)行重新上料。

所述物料箱中的每個(gè)待抓取物料被抓取之后，該待抓取物料對(duì)應(yīng)該物料箱下的位置記為已抓?。幻看巫ト⊥瓿芍蟛恍枰匦屡袛鄨D像的變化，減小了計(jì)算量、提高了抓取速率。

抓取裝置6上具有力傳感器、位置傳感器，力傳感器用以反饋?zhàn)ト×π畔?；位置傳感器用以反饋?zhàn)ト〕叽缧畔?。通過(guò)反饋?zhàn)ト∵^(guò)程形成閉環(huán)，提高了對(duì)不同質(zhì)量、形狀物體抓取的適應(yīng)能力。

處理存儲(chǔ)器8利用獲得的抓取信息控制抓取裝置抓取待抓取物料。所述抓取信息包括：抓取位信息、抓取力信息、抓取坐標(biāo)信息、抓取偏轉(zhuǎn)量。具體抓取過(guò)程如下：

處理存儲(chǔ)器8利用抓取坐標(biāo)信息控制抓取裝置移動(dòng)至目標(biāo)抓取位；

根據(jù)抓取偏轉(zhuǎn)量與抓取位信息，抓取裝置調(diào)整抓取角度與初始抓取寬度；

根據(jù)抓取位信息，抓取裝置運(yùn)動(dòng)至預(yù)定抓取深度；

根據(jù)抓取力信息，抓取裝置對(duì)待抓取物料施加預(yù)定的抓取力；

抓取裝置抓取待抓取物料。

本方法將具有位置特征信息、待抓取物料抓取信息的物料箱與待抓取物料通過(guò)已知的相對(duì)位置關(guān)系聯(lián)系，使抓取裝置可以同時(shí)定位并抓取不同質(zhì)量、形狀、尺寸的物體，大大提高了物料抓取系統(tǒng)的適應(yīng)能力。

本發(fā)明方法的描述和解釋均適用于本發(fā)明系統(tǒng)。

圖1所示的本發(fā)明實(shí)施例提供的待抓取物料抓取方法的流程圖。圖2中包括物料箱1、第一特征2、第二特征3、待抓取物料4、待抓取物料限位塊5、抓取裝置6、相機(jī)7、處理存儲(chǔ)器8。

在物料箱內(nèi)放置至少一種待抓取物料；在物料箱上標(biāo)記第一特征與第二特征。

在具體實(shí)施例中，所述第一獲取單元包括相機(jī)以及對(duì)相機(jī)獲取的圖像進(jìn)行處理的處理存儲(chǔ)器8，所述第一獲取單元通過(guò)第一特征獲取物料箱1處于世界坐標(biāo)系下的位置。

利用標(biāo)定板標(biāo)定相機(jī)7，定得到的相機(jī)7內(nèi)部參數(shù)。

相機(jī)7固定于抓取裝置6運(yùn)動(dòng)空間坐標(biāo)系中的固定位置或者固定于抓取裝置6上。

至少一種待抓取物料4被放置于物料箱1內(nèi)；所述待抓取物料4被待抓取物料限位單元5限定位置；所述待抓取物料4被待抓取物料限位塊5限定方向，即單個(gè)物料箱1內(nèi)的待抓取物料具有一致的待抓取方向；所述待抓取物料限位單元5可以是隔板、限位塊、膠等。

所述物料箱1內(nèi)的待抓取物料的待抓取方向與物料箱平面坐標(biāo)系內(nèi)的一特定坐標(biāo)軸具有固定的角度關(guān)系；所述固定角度關(guān)系建立了物料箱與物料待抓取方向之間的關(guān)系。

所述第一特征2為特定的紋理、顏色、形狀，或者其組合，通過(guò)相機(jī)7獲取圖像，處理存儲(chǔ)器8處理所述第一特征2得到物料箱1的坐標(biāo)系，即物料箱平面坐標(biāo)系；物料箱坐標(biāo)系平面與物料箱1的上平面重合。

處理存儲(chǔ)器8處理所述第一特征2獲得物料箱平面坐標(biāo)系相對(duì)于相機(jī)坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。

相機(jī)7固定于世界坐標(biāo)系之內(nèi)的某一位置，即相機(jī)坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的相互關(guān)系為已知。

世界坐標(biāo)系與抓取裝置工作空間坐標(biāo)系重合。

通過(guò)相機(jī)坐標(biāo)系、世界坐標(biāo)系、物料箱平面坐標(biāo)系、圖像坐標(biāo)系相互轉(zhuǎn)換，得到物料箱坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，其中包括物料箱平面坐標(biāo)系內(nèi)與待抓取物料4呈固定角度關(guān)系的坐標(biāo)軸相對(duì)于其世界坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸之間的旋轉(zhuǎn)量，該旋轉(zhuǎn)量記為抓取偏轉(zhuǎn)量。

具體的：如圖2所示，在物料箱1上的第一特征為物料箱上平面上的四個(gè)圓點(diǎn)。其中每個(gè)圓點(diǎn)都賦值有不同的坐標(biāo)值；

通過(guò)相機(jī)7識(shí)別物料箱1平面上的四個(gè)點(diǎn)并利用其坐標(biāo)值計(jì)算得到物料箱1與相機(jī)坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系（r1，t1）；

將抓取裝置6工作坐標(biāo)系作為世界坐標(biāo)系；

相機(jī)7固定在世界坐標(biāo)系下的某一固定位置，即相機(jī)坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系(r2,t2)為已知；

利用上述（r1，t1）與(r2,t2)，計(jì)算得到物料箱坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系(r3，t3)；

由此可以得到物料箱平面坐標(biāo)系內(nèi)與待抓取物料4呈固定角度關(guān)系的坐標(biāo)軸相對(duì)于其世界坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸之間的旋轉(zhuǎn)量。該旋轉(zhuǎn)量記為抓取偏轉(zhuǎn)量m。

物料箱1內(nèi)每個(gè)待抓取物料4與物料箱平面坐標(biāo)系的位置關(guān)系，能夠組成一個(gè)位置關(guān)系函數(shù)f（x，y）。其中包含待抓取物料4相對(duì)于所述第一特征2識(shí)別得到的物料箱平面坐標(biāo)系上的坐標(biāo)值信息；以及該坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的抓取狀態(tài)屬性，該屬性值可以分為兩種狀態(tài)，一種是未抓取，一種是已抓取。

當(dāng)所述待抓取物料為多種時(shí)，且待抓取物料的抓取屬性同在一定的閾值范圍內(nèi)，采用多種物料箱與待抓取物料之間的相對(duì)位置關(guān)系區(qū)別不同的待抓取物料，即多個(gè)位置關(guān)系函數(shù)f（x，y）；所述抓取屬性包括抓取力、抓取尺寸。

處理儲(chǔ)存器根據(jù)物料箱坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系(r3，t3)，并且聯(lián)立函數(shù)f(x,y)從而計(jì)算得到物料箱平面坐標(biāo)系下待抓取物料4所處的位置對(duì)應(yīng)世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(xa,ya,za)。

所述相機(jī)7可以為雙目相機(jī)，或者具有深度信息的相機(jī)，通過(guò)雙目相機(jī)或者具有深度信息的相機(jī)識(shí)別得到物料箱平面坐標(biāo)系、抓取偏轉(zhuǎn)量m以及物料箱平面坐標(biāo)系下待抓取物料所處的位置對(duì)應(yīng)世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(xa,ya,za)。

具體的：如圖2所示，在物料箱1上的第一特征為物料箱上平面上的四個(gè)圓點(diǎn)；

通過(guò)雙目相機(jī)7或者具有深度信息的相機(jī)7識(shí)別物料箱1平面上的四個(gè)點(diǎn)，并計(jì)算得到各個(gè)圓點(diǎn)之間的位置關(guān)系，利用圓點(diǎn)之間的位置關(guān)系得到物料箱1的坐標(biāo)系、物料箱1與相機(jī)坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系（r1，t1）；

相機(jī)7是固定在世界坐標(biāo)系下的某一固定位置，相機(jī)坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系(r2,t2)為已知；

利用上述（r1，t1）與(r2,t2)，計(jì)算得到物料箱坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系(r3，t3)；

由此可以得到物料箱平面坐標(biāo)系內(nèi)與待抓取物料4呈固定角度關(guān)系的坐標(biāo)軸相對(duì)于其世界坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸之間的旋轉(zhuǎn)量。該旋轉(zhuǎn)量即為抓取裝置6需要調(diào)整抓取方向的偏轉(zhuǎn)量，記為抓取偏轉(zhuǎn)量m。

物料箱1內(nèi)每個(gè)待抓取物料4與物料箱平面坐標(biāo)系的位置關(guān)系已知，并且組成一個(gè)位置關(guān)系函數(shù)f（x，y）。其中包含待抓取物料4相對(duì)于所述第一特征2識(shí)別得到的物料箱平面坐標(biāo)系上的坐標(biāo)值信息；以及該坐標(biāo)下的抓取狀態(tài)屬性，該屬性值可以分為兩種狀態(tài)，一種是未抓取，一種是已抓取。

當(dāng)所述待抓取物料為多種時(shí)，且待抓取物料的抓取屬性同在一定的閾值范圍內(nèi)，采用多種物料箱與待抓取物料之間的相對(duì)位置關(guān)系區(qū)別不同的待抓取物料，即多個(gè)位置關(guān)系函數(shù)f（x，y）；所述抓取屬性包括抓取力、抓取尺寸。

處理儲(chǔ)存器根據(jù)物料箱坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系(r3，t3)，并且聯(lián)立函數(shù)f(x,y)從而計(jì)算得到物料箱平面坐標(biāo)系下待抓取物料4所處的位置對(duì)應(yīng)世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(xa,ya,za)。

采用間接識(shí)別待抓取物料位置，而不直接識(shí)別待抓取物體的方法，大大提高了視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)于待抓取物體位置識(shí)別的魯棒性。

利用物料箱與待抓取物料的相對(duì)位置關(guān)系與待抓取物料信息，獲得抓取信息，其獲取方法如下。

物料箱1上預(yù)設(shè)第二特征3；所述第二特征3可以分布于物料箱1的各個(gè)表面上，如圖所示，第二特征3分布于物料箱1的側(cè)面上，由相機(jī)7獲取包含第二特征3的圖像。

在具體實(shí)施例中，所述第二獲取單元包括相機(jī)以及對(duì)相機(jī)獲取的圖像進(jìn)行處理的設(shè)備，所述物料箱包含第二特征，為物料箱的身份標(biāo)識(shí)，所述第二獲取單元通過(guò)識(shí)別第二特征獲得物料箱與待抓取物料的相對(duì)位置關(guān)系以及待抓取物料信息。

所述身份標(biāo)識(shí)包含抓取力信息、物料箱1內(nèi)每個(gè)待抓取物料4相對(duì)于物料箱平面坐標(biāo)系的位置關(guān)系f(x,y)、待抓取物料4的物理屬性信息、物料箱1的尺寸。

所述物料箱1的尺寸信息包括物料箱1的內(nèi)部尺寸：長(zhǎng)l1、寬w1、高h(yuǎn)1。

所述待抓取物料4的物理屬性信息，包括待抓取物料4的尺寸：極限長(zhǎng)度l、寬度w、與高度h；待抓取物料的質(zhì)量m；待抓取物料待抓取表面相對(duì)于抓取裝置6抓取表面的摩擦系數(shù)μ；待抓取物料4抓取位的尺寸信息；糾正系數(shù)k；待抓取物料4相對(duì)于本身極限長(zhǎng)度l、寬度w、高度h的重心位置。

所述待抓取物料4抓取位的尺寸信息包括抓取位抓取深度、抓取位初始抓取寬度。

通過(guò)第一特征2與第二特征3所得到的信息，采用以下方法計(jì)算得到待抓取物料4的抓取信息。

根據(jù)所述待抓取物料的屬性信息中待抓取物料4的質(zhì)量m、待抓取物料待抓取表面相與抓取裝置6接觸表面的摩擦系數(shù)μ計(jì)算得到待抓取物料的理論抓取所需要的抓取力f1的值；

基于待抓取物料質(zhì)量誤差、機(jī)械機(jī)構(gòu)誤差、待抓取物料重心位置等系統(tǒng)性因素考慮,實(shí)際抓取力需要增加糾正系數(shù)k，由此得到了待抓取物料抓取所需要的抓取力f。

由第一特征2與第二特征3計(jì)算得到待抓取物料4處于工作空間坐標(biāo)系下的值為(xa,ya,za)。

根據(jù)第二特征3中物料箱1的內(nèi)部高h(yuǎn)1，當(dāng)待抓取物料以長(zhǎng)度方向垂直物料箱坐標(biāo)平面擺放時(shí)，待抓取物料本身的極限長(zhǎng)度l，可以計(jì)算得到實(shí)際抓取位的zb坐標(biāo)值，由此得到了待抓取物料4抓取位的坐標(biāo)值(xa,ya,zb)。

至此得到了抓取待抓取物料所需要的抓取偏轉(zhuǎn)量、抓取尺寸、抓取力、抓取位。

通過(guò)第二特征獲得待抓取物料信息，減少了實(shí)時(shí)識(shí)別待抓取物料所需要的計(jì)算量，提高了抓取速率。

所述物料箱1為至少一種規(guī)格的物料箱。

所述待抓取物料4處于物料箱1的數(shù)量能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，具體實(shí)施方式如下：

物料箱1內(nèi)每個(gè)待抓取物料4所處的位置都具有待抓取與未抓取屬性，比如抓取之前該待抓取物料所處的位置的抓取屬性被標(biāo)記為1，當(dāng)該待抓取物料被抓取之后，該位置被標(biāo)記為0；

物料箱1內(nèi)對(duì)于待抓取物料數(shù)量的存儲(chǔ)單元儲(chǔ)存有對(duì)應(yīng)物料箱1內(nèi)的待抓取物料數(shù)量為n，當(dāng)待抓取物料4所處位置被標(biāo)記為0時(shí)，n的計(jì)數(shù)就減少1；

當(dāng)n為少于某一定數(shù)值時(shí)，待抓取物料待抓取物料系統(tǒng)提示該待抓取物料處理緊缺狀態(tài)；

當(dāng)n為0時(shí)，表示該物料箱1內(nèi)的待抓取物料已經(jīng)完全被抓取，所述空物料箱1需要進(jìn)行重新上料。

所述物料箱中的每個(gè)待抓取物料被抓取之后，該待抓取物料對(duì)應(yīng)該物料箱下的位置記為已抓??；每次抓取完成之后不需要重新判斷圖像的變化，減小了計(jì)算量、提高了抓取速率。

本發(fā)明的系統(tǒng)還包括判斷單元，所述抓取裝置包括力傳感器以及位置傳感器；所述判斷單元判斷力傳感器獲得的值是否為抓取力的值，如果是控制單元控制抓取裝置抓取，如果不是控制單元?jiǎng)t調(diào)整抓取裝置至抓取力的值；所述判斷單元判斷位置傳感器獲得的值是否為抓取尺寸的值，如果是控制單元控制抓取裝置抓取，如果不是控制單元?jiǎng)t調(diào)整抓取裝置至抓取尺寸的值。抓取裝置6上具有力傳感器、位置傳感器，力傳感器用以反饋?zhàn)ト×π畔ⅲ晃恢脗鞲衅饔靡苑答佔(zhàn)ト〕叽缧畔?。通過(guò)反饋?zhàn)ト∵^(guò)程形成閉環(huán)，提高了對(duì)不同質(zhì)量、形狀物體抓取的適應(yīng)能力。

控制單元，利用獲得的抓取信息控制抓取裝置抓取待抓取物料。所述抓取信息包括：抓取位信息、抓取力信息、抓取坐標(biāo)信息、抓取偏轉(zhuǎn)量。具體抓取過(guò)程如下：

控制單元，利用抓取坐標(biāo)信息控制抓取裝置移動(dòng)至目標(biāo)抓取位；

根據(jù)抓取偏轉(zhuǎn)量與抓取位信息，抓取裝置調(diào)整抓取角度與初始抓取寬度；

根據(jù)抓取位信息，抓取裝置運(yùn)動(dòng)至預(yù)定抓取深度；

根據(jù)抓取力信息，抓取裝置對(duì)待抓取物料施加預(yù)定的抓取力；

控制單元控制抓取裝置抓取待抓取物料。

本系統(tǒng)將具有位置特征信息、待抓取物料抓取信息的物料箱與待抓取物料通過(guò)已知的相對(duì)位置關(guān)系聯(lián)系，使抓取裝置可以同時(shí)定位并抓取不同質(zhì)量、形狀、尺寸的物體，大大提高了物料抓取系統(tǒng)的適應(yīng)能力。