【技术实现步骤摘要】
煤矸分拣机器人视觉伺服的机械臂动态目标跟踪轨迹规划方法
[0001]本专利技术涉及分拣
,具体涉及一种煤矸分拣机器人视觉伺服的机械臂动态目标跟踪轨迹规划方法。
技术介绍
[0002]利用机器人进行分拣已经成为一种新的研究方向,目前工业上的分拣机器人多是生产线上的分拣,是针对小质量、低速度目标进行分拣,在机械臂达到抓取点时只需确保位置精度,无需速度同步。而对于机器人分拣煤矸石来讲,煤矸石随带式输送机运动具有高速度特性,并且矸石平均质量大,如果机械臂末端在抓取时只要求位置同步而对速度不做要求,则会因目标和机械臂之间速度差产生载荷冲击,严重时会造成机械臂损坏,降低机器人安全性和可靠性。
技术实现思路
[0003]针对机器人分拣煤矸石时,因输送带打滑、左右摆动而造成矸石定位不准确、机械臂末端抓取失败和载荷冲击等问题,提出了一种煤矸分拣机器人视觉伺服的机械臂动态目标跟踪轨迹规划方法,可满足对高速度目标的同步跟踪、精准抓取要求。
[0004]为实现上述目的,本专利技术采取的技术方案为:
[0005]一种煤矸分拣机器人视觉伺服的机械臂动态目标跟踪轨迹规划方法,包括如下步骤:
[0006]S1、基于煤矸视觉检测单元获取图像信息,并获取煤矸的识别结果,得到煤矸流中的矸石位置信息和目标矸石模板;
[0007]S2、基于动态目标匹配识别单元采用HU不变矩匹配算法实现目标矸石模板的处理,进行目标矸石匹配识别,得到目标矸石的初始位置信息;
[0008]S3、动态目标精确跟踪单元将动 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种煤矸分拣机器人视觉伺服的机械臂动态目标跟踪轨迹规划方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、基于煤矸视觉检测单元获取图像信息,并获取煤矸的识别结果,得到煤矸流中的矸石位置信息和目标矸石模板;S2、基于动态目标匹配识别单元采用HU不变矩匹配算法实现目标矸石模板的处理,进行目标矸石匹配识别,得到目标矸石的初始位置信息;S3、动态目标精确跟踪单元将动态目标匹配识别单元获取的目标矸石初始位置信息作为输入,采用卡尔曼滤波扩展的FDSST跟踪算法快速跟踪目标矸石,得到目标矸石的实时位置信息;S4、识别定位子系统接口将所述动态目标精确跟踪单元获取的目标矸石位置信息,发送至主控子系统进行目标矸石信息预处理,即矸石位置坐标计算;S5、动态分拣轨迹规划单元根据接收到预处理后的目标矸石位置信息,采用三环PID控制算法进行机械臂末端轨迹规划,获得机械臂末端
‑
目标矸石任务轨迹规划;S6、通过主控子系统接口将获得的机械臂末端
‑
目标矸石任务轨迹规划发送至机械臂控制子系统,机械臂控制器根据轨迹信息执行并完成矸石的分拣任务。2.根据权利要求1所述的煤矸分拣机器人视觉伺服的机械臂动态目标跟踪轨迹规划方法,其特征在于,步骤S1中,煤矸视觉检测单元采用双目立体相机获取图像信息,采用FCNN网络获取煤矸的识别结果。3.根据权利要求1所述的煤矸分拣机器人视觉伺服的机械臂动态目标跟踪轨迹规划方法,其特征在于,步骤S4中,所述矸石位置坐标计算流程如下:第一步:根据步骤S3中所述得到的目标矸石几何形心像素坐标位置信息(x,y),单位为pixel,获取目标矸石在机械臂末端坐标系下的坐标值(X
M
,Y
M
,Z
M
),单位为m,表示公式如下:其中,M1为相机内参矩阵,通过相机标定获取;分别为相机坐标系相对于机械臂末端坐标系的旋转矩阵和平移矩阵,Z
C
为相机坐标系原点距目标矸石的垂直距离,单位为m;第二步:计算得到机器人全局坐标系下目标矸石位置坐标值,具体如下式:其中,X
Tar
、Y
Tar
和Z
Tar
分别表示目标矸石在机器人全局坐标系下的X、Y、Z坐标,X
Mal
、Y
Mal
和Z
Mal
分别表示通过读取机器人控制器获取的机器人全局坐标系下的机械臂末端位置坐标值信息。4.根据权利要求1所述的煤矸分拣机器人视觉伺服的机械臂动态目标跟踪轨迹规划方法,其特征在于,步骤S5中,所述机械臂末端轨迹规划通过三环PID控制算法进行规划实现的,以机械臂上相机捕捉到目标矸石的当前位置(期望位置),作为位置环控制器的输入,位
置环控制器的输出作为速度环控制器的输入,速度环控制器的输出作加速度环控制器的输入,最后综合得到位置环控制变量通过转换输出叠加到伺服电机上,共同作用控制机械臂运动,使机械臂末端与目标煤矸石达到位置速度同步运动的效果,实现平稳快速抓取...
【专利技术属性】
技术研发人员:马宏伟,王鹏,孙那新,曹现刚,张烨,李亚坤,
申请(专利权)人:西安科技大学,
类型:发明
国别省市:
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