一种多机器人协作分拣方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多机器人协作分拣方法及系统，方法包括对灰度图像采用改进滤波算法进行处理，获取工件位置信息，然后将工件位置信息间隔一定数量均衡分配至每台机器人，完成多机器人任务分配；同时对单台机器人抓取顺序优化，保证在机器人工作空间内首先分拣传送带最前方的工件；在一个分拣节拍内，以单台机器人水平移动总行程最短为目标确定工件的放置顺序，进而高效完成分拣。本发明专利技术通过对图像采用改进滤波算法进行处理，提高了工件的定位精度，采用多机协作分拣、任务均衡分配的方法和对单机抓放顺序进行优化，极大提高了系统的分拣效率。

A Multi-Robot Collaborative Sorting Method and System

The invention discloses a multi-robot cooperative sorting method and system. The method includes processing gray image with improved filtering algorithm, obtaining position information of workpiece, and then distributing position information interval of workpiece to each robot equally to complete task assignment of multi-robot; at the same time, optimizing the grabbing sequence of single robot to ensure that it is in the workspace of the robot. Firstly, the workpiece in front of the conveyor belt is sorted; in a sorting rhythm, the placement order of the workpiece is determined with the goal of the shortest total travel of a single robot moving horizontally, and then the sorting is completed efficiently. The method improves the positioning accuracy of the workpiece by processing the image with an improved filtering algorithm, adopts the method of multi-machine cooperative sorting, task balanced allocation and optimizes the grabbing sequence of the single machine, thus greatly improving the sorting efficiency of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种多机器人协作分拣方法及系统
本专利技术专利涉及视觉分拣的
，尤其涉及一种多机器人协作分拣方法及系统。
技术介绍
随着工业发展，视觉与工业机器人相结合以其速度快，灵活性强等特点广泛应用在生产线的分拣行业。基于视觉的分拣系统主要将工业相机采集的图像进行处理，获取工件的位置信息，将信息传输给控制器，进而控制机器人完成对工件的分拣。然而对于图像中噪声较大的情况下工件的定位精度有待提高，同时对于分布密集同种工件分拣时，单个机器人由于自身分拣效率问题，漏抓率大，并且分拣策略不合理，影响分拣效率。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种能在噪声较大情况下提高工件定位精度同时能高效完成对于分布密集的同种工件的多机器人协作分拣方法及系统。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种多机器人协作分拣方法，包括以下步骤：(1)将相机安装在输料传送带上且位于并联机器人的上游，所述的相机垂直正对输料传送带，多台并联机器人通过支架前后依次安装在相机下游处的输料传送带和送料传送带上方，在输料传送带平面的最左端安装编码器，然后启动输料传送带带动工件，通过上位机将相机采集的工件图像转化成灰度图像，再进一步处理获得工件轮廓信息；(2)根据图像中工件轮廓信息计算出工件在图像中的形心坐标，然后通过相机标定、相机与机器人的位置标定以及通过编码器的脉冲数值记录工件在输料传送带上的实时位置信息，对工件动态追踪，上位机读取编码器的脉冲数值以计算在机器人坐标系下的工件实时位置信息并传至控制器；(3)控制器根据工件实时位置信息控制多台并联机器人按照均衡分配策略和每台机器人按照优化后的抓放顺序进行协作分拣，具体步骤如下：(a)计算工件距离输料传送带上游设定的视场基准线的距离，然后按工件距离输料传送带上游设定的视场基准线的距离由大到小对各个工件位置信息进行排序；(b)将排序好的工件位置信息间隔一定数量均衡分配至每台机器人，即保证每台机器人分拣数量相同，完成多机器人的任务均衡分配；(c)按步骤(b)中的分配方法，将分配好的工件位置顺序信息确定为单台机器人对工件的抓取顺序；(d)在步骤(c)已经确定单台机器人抓取工件的顺序前提下，在一个分拣节拍内，基于单台机器人水平移动总行程最短为目标确定工件放置顺序。一种多机器人协作分拣系统，包括安装在输料传送带上且位于并联机器人的上游的相机，所述的相机垂直正对输料传送带，多台并联机器人通过支架前后依次安装在相机下游处的输料传送带和送料传送带上方，编码器安装在输料传送带平面的最左端，光源安装在所述相机的下方；所述的相机将采集到的工件的图像传至上位机，上位机对图像进行处理，所述的上位机读取编码器的脉冲数值以计算在机器人坐标系下工件实时位置信息并传至控制器，控制器控制多台并联机器人协作分拣，所述的工件放置于送料传送带的模具中。本专利技术具有的优点和积极效果有：1)通过中值滤波与形态学开闭运算相结合，在去除图像噪声的同时较好的保留了工件边缘信息，提高了后续工件的位置精度。2)采用视觉系统与多台并联机器人分拣分布密集同种工件，解决了单台机器人由于分拣效率有限造成漏抓率大的问题。3)通过采用对工件位置信息间隔一定数量发送至多台机器人，完成任务均衡分配，协同了各机器人分拣效率，使每台机器人得到充分的利用。4)对单台机器人抓取顺序优化，保证在机器人工作空间内首先分拣传送带最前方的工件；在一个分拣节拍内，采用基于单台机器人水平移动总行程最短为目标确定工件的放置顺序，极大提高了系统的分拣效率。附图说明图1是本专利技术一种多机器人协作分拣系统的示意图；图2是本专利技术一种多机器人协作分拣方法流程图；图3是改进滤波算法的流程图；图4是工件排序和分配示意图；图5是机器人分拣工件的路径示意图。具体实施方式为能进一步了解本
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：参见图1和图2，本专利技术一种多机器人协作分拣方法，包括以下步骤：(1)将相机1安装在输料传送带3上且位于并联机器人6的上游，所述的相机1垂直正对输料传送带3，多台并联机器人通过支架前后依次安装在相机下游处的输料传送带3和送料传送带4上方，在输料传送带3平面的最左端安装编码器，然后启动输料传送带3带动工件，通过上位机5将相机1采集的工件图像转化成灰度图像，再进一步处理获得工件轮廓信息；作为优选的实施方式，所述通过上位机5将相机1采集的工件图像转化成灰度图像，再进一步处理获得工件轮廓信息，具体步骤包括：(a)对转化后的灰度图像，采用改进滤波算法进行去噪，参见图3，即先用中值滤波算法对图像进行滤波，处理所得图像分别进行形态学开运算和形态学闭运算，然后对两者处理后的图像进行叠加求均值，得到最终处理后的图像，在去噪声的同时较好保留边缘信息；(b)采用阈值法对步骤(a)中最终处理后的图像进行二值化；(c)对二值化图像中的工件进行轮廓提取，同时根据工件周长和面积信息，剔除不满足要求的轮廓，最终获取工件的轮廓信息。(2)根据图像中工件轮廓信息计算出工件在图像中的形心坐标，然后通过相机标定、相机与机器人的位置标定以及通过编码器的脉冲数值记录工件在输料传送带3上的实时位置信息，对工件动态追踪，上位机5读取编码器的脉冲数值以计算在机器人坐标系下的工件实时位置信息并传至控制器7。作为优选的实施方式，所述通过相机标定、相机与机器人的位置标定的过程如下：(a)本实施例中只需要获取工件二维位置信息，所以以下建立的坐标系均只考虑二维平面，参见图4，相机坐标系(ocxcyc)建立在输料传送带3的平面上；在输料传送带3的平面上建立参考坐标系(ofxfyf)，参考坐标原点与相机坐标系原点重合，xf方向为传送带运动方向，yf方向为垂直于xf向前；机器人坐标系(orxryr)原点位于机器人工作空间中心；(b)采用张正友标定法，完成相机的标定；通过建立步骤(a)中所述参考坐标系，计算相机坐标系与参考坐标系转换矩阵、参考坐标系与机器人坐标系的转换矩阵，完成相机和机器人的位置标定。(3)控制器7根据工件实时位置信息控制多台并联机器人按照均衡分配策略和每台机器人按照优化后的抓放顺序进行协作分拣，具体步骤如下：(a)计算工件距离输料传送带3上游设定的视场基准线的距离，然后按工件距离输料传送带3上游设定的视场基准线的距离由大到小对各个工件位置信息进行排序；对各个工件位置信息进行排序步骤优选为：参见图4，首先，在机器人坐标系下，计算输料传送带3上的视场基准线AB的直线方程，y＝cotθ·x+l(cotθ·cosθ+sinθ)其中，l表示机器人坐标系原点到传送带视场基准线AB的距离，θ为参考坐标系与机器人坐标系在水平面的转角；然后，计算各个工件到传送带视场基准线AB的距离，其中，(xi0,yi0)为相机拍摄时刻工件在机器人坐标系下的位置坐标；最后，按距离由大到小对各个工件位置信息进行排序。(b)将排序好的工件位置信息间隔一定数量均衡分配至每台机器人，即保证每台机器人分拣数量相同，完成多机器人的任务均衡分配；以采用两台并联机器人进行说明，工件排序结果参照图4，按照分配方法，以间隔1个数据进行均分，则第一台机器人抓取工件为I、Ⅲ，第二台机器人抓取工件为Ⅱ、Ⅳ。(c)按步骤(b)中的分配方法，将分配好的工件位置顺序信息确本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多机器人协作分拣方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将相机安装在输料传送带上且位于并联机器人的上游，所述的相机垂直正对输料传送带，多台并联机器人通过支架前后依次安装在相机下游处的输料传送带和送料传送带上方，在输料传送带平面的最左端安装编码器，然后启动输料传送带带动工件，通过上位机将相机采集的工件图像转化成灰度图像，再进一步处理获得工件轮廓信息；(2)根据图像中工件轮廓信息计算出工件在图像中的形心坐标，然后通过相机标定、相机与机器人的位置标定以及通过编码器的脉冲数值记录工件在输料传送带上的实时位置信息，对工件动态追踪，上位机读取编码器的脉冲数值以计算在机器人坐标系下的工件实时位置信息并传至控制器；(3)控制器根据工件实时位置信息控制多台并联机器人按照均衡分配策略和每台机器人按照优化后的抓放顺序进行协作分拣，具体步骤如下：(a)计算工件距离输料传送带上游设定的视场基准线的距离，然后按工件距离输料传送带上游设定的视场基准线的距离由大到小对各个工件位置信息进行排序；(b)将排序好的工件位置信息间隔一定数量均衡分配至每台机器人，即保证每台机器人分拣数量相同，完成多机器人的任务均衡分配；(c)按步骤(b)中的分配方法，将分配好的工件位置顺序信息确定为单台机器人对工件的抓取顺序；(d)在步骤(c)已经确定单台机器人抓取工件的顺序前提下，在一个分拣节拍内，基于单台机器人水平移动总行程最短为目标确定工件放置顺序。...

【技术特征摘要】
1.一种多机器人协作分拣方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将相机安装在输料传送带上且位于并联机器人的上游，所述的相机垂直正对输料传送带，多台并联机器人通过支架前后依次安装在相机下游处的输料传送带和送料传送带上方，在输料传送带平面的最左端安装编码器，然后启动输料传送带带动工件，通过上位机将相机采集的工件图像转化成灰度图像，再进一步处理获得工件轮廓信息；(2)根据图像中工件轮廓信息计算出工件在图像中的形心坐标，然后通过相机标定、相机与机器人的位置标定以及通过编码器的脉冲数值记录工件在输料传送带上的实时位置信息，对工件动态追踪，上位机读取编码器的脉冲数值以计算在机器人坐标系下的工件实时位置信息并传至控制器；(3)控制器根据工件实时位置信息控制多台并联机器人按照均衡分配策略和每台机器人按照优化后的抓放顺序进行协作分拣，具体步骤如下：(a)计算工件距离输料传送带上游设定的视场基准线的距离，然后按工件距离输料传送带上游设定的视场基准线的距离由大到小对各个工件位置信息进行排序；(b)将排序好的工件位置信息间隔一定数量均衡分配至每台机器人，即保证每台机器人分拣数量相同，完成多机器人的任务均衡分配；(c)按步骤(b)中的分配方法，将分配好的工件位置顺序信息确定为单台机器人对工件的抓取顺序；(d)在步骤(c)已经确定单台机器人抓取工件的顺序前提下，在一个分拣节拍内，基于单台机器人水平移动总行程最短为目标确定工件放置顺序。2.根据权利要求1所述的多机器人协作分拣方法，其特征在于：所述通过相机标定、相机与机器人的位置标定的过程如下：(a)相机坐标系(ocxcyc)建立在输料传送带的平面上；在输料传送带的平面上建立参考坐标系(ofxfyf)，参考坐标原点与相机坐标系原点重合，xf方向为传送带运动方向，yf方向为垂直于xf向前；机器人坐标系(orxryr)原点位于机器人工作空间中心；(b)采用张正友标定法，完成相机的标定；通过建立步骤(a)中所述参考坐标系，计算相机坐标系与参考坐标系转换矩阵、参考坐标系与机器人坐标系的转换矩阵，完成相机和机器人的位置标定。3.根据权利要求1或者2所述的多机器人协作分拣方法，其特征在于：所述通过上位机将相机采集的工件图像转化成灰度图像，再进一步处理获得工件轮廓信息，具体步骤包括：(a)对转化后的灰度图像，采用改进滤波算法进行去噪，即先用中值滤波算法对图像进行滤波，处理所得图像分别进行形态学开运算和形态学闭运算，然后对两者处理后的图...

【专利技术属性】
技术研发人员：李策，梅江平，刘海涛，张舵，王浩，张帆，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12