一种物料搬运移动复合机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种物料搬运移动复合机器人，包括以下模块：视觉抓取模块抓取目标物料的信息数据，对所述信息数据进行处理，与目标物料的关键特征信息对比，进行物料搬运移动过程中对目标物料的视觉抓取；麦克纳姆轮的运动控制模块进行复合机器人行走位姿控制；激光导航模块根据全局地图与局部地图来进行导航和最优路径规划，进行目标工位位置的粗定位；激光和声纳壁障模块融合激光和声纳壁障算法，进行行走壁障。本发明专利技术具有目标物料抓取成功率高、定位准确、自主行走的有益效果。

A Mobile Composite Robot for Material Handling

The invention discloses a material handling mobile composite robot, which comprises the following modules: visual grabbing module grabs the information data of the target material, processes the information data, compares with the key characteristic information of the target material, carries out visual grabbing of the target material in the process of material handling and moving; McNam wheel motion control module carries out the walking position of the composite robot. Attitude control; Laser navigation module carries out navigation and optimal path planning according to global map and local map, and carries out rough positioning of target position; Laser and sonar barrier module integrates laser and sonar barrier algorithm to carry out walking barrier. The invention has the beneficial effects of high success rate of grasping target material, accurate positioning and autonomous walking.

【技术实现步骤摘要】
一种物料搬运移动复合机器人
本专利技术涉及智能制造、自动化控制和智能机器人
，尤其是涉及物料搬运移动复合机器人。
技术介绍
目前物料搬运机器人一般依靠固定在物料周围的传统工业机器人进行码垛和拆垛，移动搬运机器人再来实现物料从起始点到目标点的搬运。其技术缺点是首先在目标端摆放的工业机器人进行拆垛，将物料搬运到AGV当中去。AGV将摆放好的物料运输到堆垛端，堆垛端的机器人再进行抓取，最后码垛摆放。这个过程至少需要3台机器人联合协作才能完成任务。其次不利于更多工位的需要，工位越多需要的机器人越多。最后是工序繁琐，机器人浪费严重。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种物料搬运移动复合机器人，包括以下模块：视觉抓取模块，用于抓取目标物料的信息数据，对所述信息数据进行处理，将预先存储的目标物料的关键特征信息与所述信息数据进行对比，进行物料搬运移动过程中对目标物料的视觉抓取；麦克纳姆轮的运动控制模块,用于进行复合机器人行走位姿控制；激光导航模块，用于根据全局地图与局部地图来进行导航和最优路径规划，进行目标工位位置的粗定位；激光和声纳壁障模块，用于融合激光和声纳壁障算法，根据激光和声纳壁障算法进行物料搬运移动复合机器人行走中的壁障；所述物料搬运移动复合机器人根据所述视觉抓取模块对所述目标物料进行抓取，抓取目标物料后，所述麦克纳姆轮的运动控制模块根据所述激光导航模块对目标工位位置的粗定位，控制所述物料搬运移动复合机器人行进到所述目标工位处，在行进过程中通过激光和声纳壁障模块进行避障。一些实施例中，物料搬运移动复合机器人还具有二维码识别模块，用于根据所述目标处工位处的二维码识别，对所述目标处工位位置进行精确定位。一些实施例中，所述物料搬运移动复合机器人的运动底盘采用的是麦克纳姆轮全方位轮系，所述麦克纳姆轮的运动控制模块对所述麦克纳姆轮全方位轮系进行运动控制。一些实施例中，所述视觉抓取模块还利用七阶矩来识别所述目标物料的几何中心，使所述物料搬运移动复合机器人对所述目标物料进行精确抓取。一些实施例中，所述视觉抓取模块利用七阶矩识别所述目标物料的几何中心的具体过程为：利用七阶矩提取所述目标物料的特征信息，公式如下：所述目标物料的(p+q)阶矩为：用一阶矩M10和M01分别除以零阶矩M00得到的所述目标物料的质心坐标：得到平移与缩放不变矩，这里定义：其中，νpq是矩公式的中间变量，利用上式，得到所述七阶矩为：所述七阶矩表示所述目标物料的大致位置信息。一些实施例中，所述激光和声纳壁障模块采用三层BP神经网络进行激光和声纳的数据融合，具体过程为：根据激光与声纳壁障的信息数据特点突破前四轴的逆解：所述神经网络拓扑结构分为三层，输入层有3个神经元，输出层有4个神经元，根据隐含层神经元选取准则，隐含层有4个神经元，设N个样本为(Pj,αj)，其中j＝1,2,…,N。Pj为网络输入向量，作为第j个位置样本，αj作为第j个电机转角为网络输出向量；由下式将机器人运动学的非线性映射转换为线性映射：hi＝f(wiPj+a1i)αk＝f(wkhi+a2k)其中，wi、a1i为隐含层的节点i与输入层的权值和阈值；wk、a2k为输出层与隐含层间的权值和阈值；大量样本输入到神经网络模型的输入端，可通过神经网络训练求解激光和声纳壁障模块的数据信息；将激光与声纳壁障的信息数据代入到的神经网络模型，从而识别障碍物。本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术提供的能够实现如下有益效果：(1)、采用机器视觉进行目标定位，避免了传统示教过程中由于机器人误差和底盘误差带来的抓取失败，提高了抓取成功率；(2)、采用激光导航，能够保证复合机器人进行粗定位导航，保证了机器人能够不依靠人，进行自主行走；(3)、采用二维码识别进行精确定位，能够保证复合机器人进行粗定位导航之后，依靠二维码进行二次导航校正调整机器人所在地图的位姿信息，保证了导航精度，保证机器人运动时的安全性，即不能发生碰撞；(4)、激光导航模块采用全局路径和局部路径相结合，增加了复合机器人系统的灵活性。附图说明图1是本专利技术物料搬运移动复合机器人中激光与声纳壁障模块采用三层BP神经网络进行数据融合的示意图；图2是本专利技术物料搬运移动复合机器人一个实施例中软件平台的示意图；图3是本专利技术物料搬运移动复合机器人一个具体实施例的结构示意图。具体实施方式本专利技术的目的是提供一种物料移动搬运复合机器人，能够利用最少的机器人和最少的工序将物料送入到指定的物料操作区。在物料抓取和物料码垛的过程中依靠机器视觉，实现自主的视觉抓取。复合机器人在自主定位移动到目标位置的过程中，实现实时的自主导航和壁障。该复合机器人根据事先确定的任务自主进行全局路径规划，复合机器人在执行此路径的跟踪时，还要不断感知周围的局部环境信息。复合机器人不仅要完成避开附近的移动障碍物，而且要进行局部规划或局部路径修正。并且，在起始目标和终点目标进行视觉的实时定位和识别进行抓取。本专利技术的物料搬运移动复合机器人包括以下模块：视觉抓取模块抓取目标物料的信息数据，对所述信息数据进行处理，将预先存储的目标物料的关键特征信息与所述信息数据进行对比，进行物料搬运移动过程中对目标物料的视觉抓取。麦克纳姆轮的运动控制模块进行复合机器人行走位姿控制。激光导航模块根据全局地图与局部地图来进行导航和最优路径规划，进行目标工位位置的粗定位。激光和声纳壁障模块融合激光和声纳壁障算法，根据激光和声纳壁障算法进行物料搬运移动复合机器人行走中的壁障。本专利技术的物料搬运移动复合机器人的具体工作过程为：物料搬运移动复合机器人根据视觉抓取模块对目标物料进行抓取，抓取目标物料后，麦克纳姆轮的运动控制模块根据激光导航模块对目标工位位置的粗定位，控制物料搬运移动复合机器人行进到所述目标工位处，在行进过程中通过激光和声纳壁障模块进行避障。下面具体介绍每一模块的具体工作过程。具体地，视觉抓取模块的具体工作过程为：摄像机通过拍摄目标物料的信息数据，对信息数据进行处理，采集到物料的关键特征信息，将特征信息与待抓取的物料特征信息进行对比，是否为同一目标物体，如果为同一目标物体则进行抓取。抓取的同时，利用七阶矩，来识别目标工件的几何中心，抓取过程中调节机器人位置，使得机器人能够精确环境抓取。七阶矩提取三维物体的特征信息公式如下：其(p+q)阶矩为：用一阶矩M10和M01分别除以零阶矩M00得到的是物体的质心坐标。对于上述中心距，可得到平移与缩放不变矩，这里定义：其中，νpq是矩公式的中间变量，利用上式，七阶矩为：上述公式中的七个不变矩称为Hu不变矩的七阶不变矩，在目标平移、约束缩放、旋转下具有不变性的。该全局特征反应了目标物料图像的整体信息，其中还包括目标物体大致的位置信息。麦克纳姆轮的运动控制模块的具体工作过程为：物料搬运移动复合机器人底盘运动的结构采用的是麦克纳姆轮全方位轮系。该麦克纳姆轮全方位轮系结构底盘平台能够适应各种复杂狭小地形，在拥挤小区域能够行走自如。麦克纳姆轮不仅搭载激光导航而且为工业机器人手臂提供移动操作平台。从而使得导航控制更为灵活，无运动控制死角和操作空间障碍。本专利技术将物料搬运移动复合机器人底盘模型推导分为根据Vx，Vy，V_Theta和W推算各轮轮速，及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物料搬运移动复合机器人，其特征在于，包括以下模块：视觉抓取模块，用于抓取目标物料的信息数据，对所述信息数据进行处理，将预先存储的目标物料的关键特征信息与所述信息数据进行对比，进行物料搬运移动过程中对目标物料的视觉抓取；麦克纳姆轮的运动控制模块,用于进行复合机器人行走位姿控制；激光导航模块，用于根据全局地图与局部地图来进行导航和最优路径规划，进行目标工位位置的粗定位；激光和声纳壁障模块，用于融合激光和声纳壁障算法，根据激光和声纳壁障算法进行物料搬运移动复合机器人行走中的壁障；所述物料搬运移动复合机器人根据所述视觉抓取模块对所述目标物料进行抓取，抓取目标物料后，所述麦克纳姆轮的运动控制模块根据所述激光导航模块对目标工位位置的粗定位，控制所述物料搬运移动复合机器人行进到所述目标工位处，在行进过程中通过激光和声纳壁障模块进行避障。

【技术特征摘要】
1.一种物料搬运移动复合机器人，其特征在于，包括以下模块：视觉抓取模块，用于抓取目标物料的信息数据，对所述信息数据进行处理，将预先存储的目标物料的关键特征信息与所述信息数据进行对比，进行物料搬运移动过程中对目标物料的视觉抓取；麦克纳姆轮的运动控制模块,用于进行复合机器人行走位姿控制；激光导航模块，用于根据全局地图与局部地图来进行导航和最优路径规划，进行目标工位位置的粗定位；激光和声纳壁障模块，用于融合激光和声纳壁障算法，根据激光和声纳壁障算法进行物料搬运移动复合机器人行走中的壁障；所述物料搬运移动复合机器人根据所述视觉抓取模块对所述目标物料进行抓取，抓取目标物料后，所述麦克纳姆轮的运动控制模块根据所述激光导航模块对目标工位位置的粗定位，控制所述物料搬运移动复合机器人行进到所述目标工位处，在行进过程中通过激光和声纳壁障模块进行避障。2.根据权利要求1所述的物料搬运移动复合机器人，其特征在于，还具有二维码识别模块，用于根据所述目标处工位处的二维码识别，对所述目标处工位位置进行精确定位。3.根据权利要求1所述的物料搬运移动复合机器人，其特征在于，所述物料搬运移动复合机器人的运动底盘采用的是麦克纳姆轮全方位轮系，所述麦克纳姆轮的运动控制模块对所述麦克纳姆轮全方位轮系进行运动控制。4.根据权利要求1所述的物料搬运移动复合机器人，其特征在于，所述视觉抓取模块还利用七阶矩来识别所述目标物料的几何中心，使所述物料搬运移动复合机...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲道奎，徐方，杨奇峰，赵彬，李国彬，刘晓帆，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21