一种基于图像识别的智能传送带式机械臂系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于图像识别的智能传送带式机械臂系统，包括机械臂、用于采集传送带上待抓取物体图像的摄像头、用于根据所述图像得出待抓取物体的物理数据的上位机、用于获取并调节爪子夹取时的松紧程度的压力传感器、用于根据所述物理数据选择待抓取物体的放置位置的分类放置模块和用于统筹控制的主控芯片；所述机械臂包括控制云台、爪子和转向舵机，所述摄像头、上位机和分类放置模块依次连接，所述控制云台、转向舵机、上位机和压力传感器分别连接到主控芯片，所述爪子与压力传感器连接。本发明专利技术基于传送带式夹取，夹取稳定性高且可对夹取的物体进行分类放置，广泛适用于流水化生产线、科研实验等领域。

An intelligent belt conveyor manipulator system based on image recognition

The invention discloses an intelligent conveyer belt type manipulator system based on image recognition, including a mechanical arm, a camera used to capture images on a conveyor belt, a upper computer for obtaining physical data to be captured according to the image, and pressure transmission for obtaining and adjusting the tightness of the claw clip. A classified placement module and a master control chip for the integrated control of the position of the object to be controlled according to the physical data. The manipulator comprises a control cloud platform, a paw and a steering steering machine. The camera, the upper computer and the classified placing module are connected in turn, and the control cloud platform, steering gear, and upper part are controlled. The position machine and the pressure sensor are respectively connected to the main control chip, and the claws are connected with the pressure sensor. The invention is based on the conveyor belt clamp, which has high stability and can be classified and placed for the clipped objects, and is widely used in the fields of pipelining production line, scientific research experiment and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像识别的智能传送带式机械臂系统
本专利技术涉及机械臂领域，尤其是一种基于图像识别的智能传送带式机械臂系统。
技术介绍
近年来，随着图像处理技术的发展，图像特征提取、目标视觉和轮廓分析等技术均有了长足的发展，有了这些理论支撑，机械臂的应用范围就更加的广泛，在实际生活中扮演着更加重要的角色。在这种条件下，基于视觉的机械臂技术便得到了快速发展，但目前这类机械臂系统在抓取时无法获知是否夹紧物体，在夹取时物体可能因过松而掉落或者过紧而遭到损坏，即夹取稳定性不好，并且在夹取物体后进行放置时，无法选择物体的放置位置，尤其是在生产线上，对于某些需要进行分类的物体或产品难以取得较好的夹取效果。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于图像识别的智能传送带式机械臂系统，可获取并调节爪子夹取时的松紧程度以及可对夹取的物体进行选择放置。为了弥补现有技术的不足，本专利技术采用的技术方案是：一种基于图像识别的智能传送带式机械臂系统，包括机械臂、用于采集传送带上待抓取物体图像的摄像头、用于根据所述图像得出待抓取物体的物理数据的上位机、用于获取并调节爪子夹取时的松紧程度的压力传感器、用于根据所述物理数据选择待抓取物体的放置位置的分类放置模块和用于统筹控制的主控芯片；所述机械臂包括控制云台、爪子和转向舵机，所述摄像头、上位机和分类放置模块依次连接，所述控制云台、转向舵机、上位机和压力传感器分别连接到主控芯片，所述爪子与压力传感器连接。进一步，所述分类放置模块包括用于将待抓取物体不区分形状放置于同一位置的第一分类放置模块和用于将待抓取物体按形状进行分类放置的第二分类放置模块，所述第一分类放置模块和第二分类放置模块均连接到上位机。进一步，本专利技术还包括用于在放置好待抓取物体后复位机械臂的复位模块，所述复位模块与主控芯片的复位引脚相连接。进一步，本专利技术还包括用于获取传送带速度的感应模块，所述感应模块与主控芯片的感应输入端相连接。进一步，本专利技术还包括用于根据传送带速度设置所述机械臂的移动时间的移动模块，所述移动模块与主控芯片的移动输出端相连接。优选地，所述压力传感器为RFP602薄膜式压力传感器。优选地，所述上位机为计算机。优选地，所述主控芯片为STM32微处理器。优选地，所述机械臂为六自由度机械臂。本专利技术的有益效果是：本专利技术利用摄像头和上位机实时获取传送带上物体的物理数据，并可由主控模块根据该物理数据获取物体得实际位置信息，尤其是，压力传感器可获取并调节爪子夹取时的松紧程度，保证了物体可被稳定夹取，夹取稳定性高，另外，利用分类放置模块可对夹取的物体进行选择放置，可适用于工业生产线上的产品分类。因此，本专利技术基于传送带式夹取，夹取稳定性高且可对夹取的物体进行分类放置，广泛适用于流水化生产线、科研实验等领域。附图说明下面结合附图给出本专利技术较佳实施例，以详细说明本专利技术的实施方案。图1是本专利技术的结构示意框图；图2是本专利技术的机械臂系统的部分示意图；图3是本专利技术的机械臂中间三自由度连接示意图；图4是本专利技术的机械臂的放大示意图。具体实施方式参照图1和图2，本专利技术的一种基于图像识别的智能传送带式机械臂系统，包括机械臂2、用于采集传送带3上待抓取物体图像的摄像头1、用于根据所述图像得出待抓取物体的物理数据的上位机、用于获取并调节爪子21夹取时的松紧程度的压力传感器、用于根据所述物理数据选择待抓取物体的放置位置的分类放置模块和用于统筹控制的主控芯片；所述机械臂2包括控制云台22、爪子21和转向舵机23，所述摄像头1、上位机和分类放置模块依次连接，所述控制云台22、转向舵机23、上位机和压力传感器分别连接到主控芯片，所述爪子21与压力传感器连接。具体地，摄像头1并不限定，可用其它摄像装置替代；优选地，所述主控芯片为STM32微处理器，性能优异，响应快速；主控芯片将物理数据转化为待抓取物体的实际位置信息，从而控制转向舵机23的角度以及控制云台22的移动，进而控制爪子21的抓取；该实际位置信息是三维坐标形式的，因此可方便地控制机械臂2在三维方向上的运动。优选地，所述压力传感器为RFP602薄膜式压力传感器，RFP602薄膜式压力传感器可对任何接触面的压力进行静态和动态测量，将施加在传感器感应区域的压力转换成电阻信号，然后根据已知的力与电阻的标定关系曲线获得外界所施压力的变化信息，一般来说，压力越大，传感器输出的电阻越小。根据此特性，通过STM32微处理器采集压力传感器的ADC值，进一步将其电阻值转化为电位值，响应速度为微秒级别，因此可以精确的获取到爪子21夹取的松紧程度。RFP602薄膜式压力传感器内置有电位器，可通过电位器调节爪子21抓取的极限值，当爪子21抓紧达到极限值后，爪子21不再继续合紧，可保护转向舵机23不被烧坏。优选地，所述上位机为计算机，可利用opencv对图像进行处理，从而获取物体的长、宽、中心距离距机械臂2坐标原点的距离等物理数据，由于opencv是本领域的常用技术，在此不再详述。优选地，所述机械臂2为六自由度机械臂；因此，除控制云台22、转向舵机23和爪子21外，需要设置好其它三个自由度的控制方式，在本实施例中，参照图3和图4，机械臂2采用三连杆方式，L1、L2、L3分别为机械臂2的连接自由度的三个连杆，优选地，连杆长度L2＝L1，关节角度∠β＝2∠A，由数学上的知识可以得到θ2＝π-2A，∠N＝4A-π，对上述数据可进行几何分析，如下所示：将△PQN三边代入余弦定理可得其中k为边PN和NQ的长度，r为机械臂2坐标原点和机械臂2终端之间的连线长度，即k＝PN＝NQ,r＝OM,下面会进行类似描述；将②代入①并化简可得到③：另外，d＝2L1sin(A)④S＝sign(α-π/2)⑥其中，S为系数，可取值为1或-1，，通过以上四个式子可得到以下公式：在上式中，输入量为机械臂2坐标原点和机械臂2终端之间的连线长度r和角α，θ1、θ2、θ3即为机械臂2每一关节所需转动的角度。其中，所述分类放置模块包括用于将待抓取物体不区分形状放置于同一位置的第一分类放置模块和用于将待抓取物体按形状进行分类放置的第二分类放置模块，所述第一分类放置模块和第二分类放置模块均连接到上位机；第一分类放置模块一般用于放置形状不规范的物体，可减小人工的放置量，简单方便，而第二分类放置模块可依照形状进行区分，比如按照圆形物体和方形物体进行分类抓取，可应用于工业生产线上的产品分拣，较为实用。其中，参照图1，本专利技术还包括用于在放置好待抓取物体后复位机械臂2的复位模块，所述复位模块与主控芯片的复位引脚相连接；复位模块的设置保证机械臂系统可尽快投入至下一次抓取流程之中，有利于提高机械臂系统的工作效率。其中，参照图1，本专利技术还包括用于获取传送带3速度的感应模块，所述感应模块与主控芯片的感应输入端相连接；还包括用于根据传送带3速度设置所述机械臂2的移动时间的移动模块，所述移动模块与主控芯片的移动输出端相连接；感应模块的设置可以实时了解到传送带3速度，以便于实现机械臂2的移动匹配，即可使机械臂2在设定时间内刚好移动至抓取位置处，从而将待抓取物体准时抓起，这在实际生产中是很有必要的，可以实现流程化管控。以上内容对本专利技术的较佳实施例和基本原理作了详细论述，但本专利技术并不局限于上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像识别的智能传送带式机械臂系统，其特征在于：包括机械臂(2)、用于采集传送带(3)上待抓取物体图像的摄像头(1)、用于根据所述图像得出待抓取物体的物理数据的上位机、用于获取并调节机械臂(2)夹取时的松紧程度的压力传感器、用于根据所述物理数据选择待抓取物体的放置位置的分类放置模块和用于统筹控制的主控芯片；所述机械臂(2)包括控制云台(22)、爪子(21)和转向舵机(23)，所述摄像头(1)、上位机和分类放置模块依次连接，所述控制云台(22)、转向舵机(23)、上位机和压力传感器分别连接到主控芯片，所述爪子(21)与压力传感器连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别的智能传送带式机械臂系统，其特征在于：包括机械臂(2)、用于采集传送带(3)上待抓取物体图像的摄像头(1)、用于根据所述图像得出待抓取物体的物理数据的上位机、用于获取并调节机械臂(2)夹取时的松紧程度的压力传感器、用于根据所述物理数据选择待抓取物体的放置位置的分类放置模块和用于统筹控制的主控芯片；所述机械臂(2)包括控制云台(22)、爪子(21)和转向舵机(23)，所述摄像头(1)、上位机和分类放置模块依次连接，所述控制云台(22)、转向舵机(23)、上位机和压力传感器分别连接到主控芯片，所述爪子(21)与压力传感器连接。2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的智能传送带式机械臂系统，其特征在于：所述分类放置模块包括用于将待抓取物体不区分形状放置于同一位置的第一分类放置模块和用于将待抓取物体按形状进行分类放置的第二分类放置模块，所述第一分类放置模块和第二分类放置模块均连接到上位机。3.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的智能传送带式机械臂系统，其特征在于：还包括用...

【专利技术属性】
技术研发人员：许志辉，龙佳乐，张建民，胡伟华，陈富健，罗顺祺，邓慧丰，李鸿彬，陈伙显，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：广东,44