【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人控制方法，尤其是指一种复合机器人多系统协同搬运货箱的方法。
技术介绍
1、随着工业自动化的发展，各种各样的自动化机器人在各种生产场景中的应用越来越广泛，其中包括搬运货箱，然而，由于货箱搬运的特殊性(如货箱顶部开口、货物超出货箱容积、货箱经常堆垛摆放且贴地放置、厂区货箱需要长线分运)，可自主移动能力的移动机器人成为搬运货箱的理想选择。现有的货箱搬运机器人，其主要由移动底盘(以下简称“车”)和3自由度的机械臂(以下简称“臂”)、视觉模组以及夹臂模块组成，由于三自由度机械臂工作范围限制、移动底盘运动能力的限制及两者的运动定位精度差异，若“车”和“臂”单独工作(移动底盘定位货箱位置并运动至货箱侧部，机械臂再定位货箱位置去夹持货箱)，会出现货箱位于机械臂的非工作区域，或者货箱相对机械臂的位姿不合理导致机械臂无法夹紧货箱等情况。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种复合机器人多系统协同搬运货箱的方法，通过车臂协同控制方法使车臂协同运动来令夹臂机构精准运动到对应货箱的位置。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、复合机器人多系统协同搬运货箱的方法，包括：
4、复合机器人具有：
5、能够在xy平面移动的移动底盘，其为双差移动底盘；
6、机械臂，其为三轴式机械臂，其第一关节、第三关节为旋转轴，第二关节为平移轴，其末端设有用于抱夹货箱的夹臂机构，机械臂可负载夹臂机构在xz平面
7、激光雷达定位系统，用于定位机械臂与货箱；
8、视觉模组，用于识别货箱以计算移动底盘与货箱的相对位姿；
9、工控机，用于数据处理和通讯，以及对移动底盘、机械臂进行时序协调，实现车臂的分时协同，其上部署有车臂协同控制架构，车臂协同控制架构用于协调移动底盘、机械臂和夹臂机构进行货箱抓取；
10、方法包括：
11、利用复合机器人的系统参数建立车臂运动学模型；
12、根据移动底盘坐标系、机械臂末端坐标系和视觉模组坐标系的进行坐标转换传递；
13、结合视觉模组与机械臂获取货箱位姿信息、tcp位姿信息和移动底盘位姿信息，并将数据发送到移动底盘的车体粗调控制器和机械臂精调规划器；
14、车体粗调控制器根据货箱与车体坐标系的相对位姿，优化求解出车体在xy平面上的运动轨迹；
15、移动底盘根据运动轨迹运动到位，令货箱中线与移动底盘x轴平行；
16、视觉模组对货箱位姿进行二次定位，计算出货箱与机械臂末端的相对位姿，将数据传输给机械臂精调规划器；
17、机械臂精调规划器根据输入，求解tcp的位置控制序列，并将数据发送到机械臂的驱动控制器与夹臂机构的驱动控制器，机械臂和夹臂机构动作，完成对货箱的xz位置精定位，机器人末端与货箱完成对接；
18、夹臂机构收夹抱夹货箱，并将tcp的位置控制序列反序执行，将货箱抱夹到机器人本体上。
19、与现有技术相比，本专利技术的一种复合机器人多系统协同搬运货箱的方法，具有以下有益效果：
20、(1)本专利技术以复合机器人为平台，从货箱搬运的场景特点出发，分析车、臂的控制控制任务的运动特性，并通过设计合理的控制架构及控制方法，实现货箱搬运，其中车臂协同控制架构根据系统中的各组成，以车体粗调控制器、机械臂精调规划器为核心，组织起车臂的协同控制策略，能够满足夹臂机构高精对接货箱，以提高复合机器人在货箱搬运场景的适用性；
21、(2)本专利技术在5自由度而复合机器人的基础上，提供针对料箱搬运的车臂协同控制架构与方法，并在雷达地图定位、视觉检测系统的辅助下，规划求解车臂分时运动轨迹所需的控制量，对车、臂分时插补实施控制，完成车臂协同料箱搬运；
22、(3)本专利技术能够简单有效的实现货箱抓夹搬运，并通过车臂协同统合了移动底盘控制精度优势和机械臂控制精度优势，令货箱搬运机器人的功能形态上更为紧凑，货箱搬运机器人得到小型化，有利于在紧凑产线中进行部署；
23、(4)本专利技术的车臂协同控制架构通过车臂控制特性的剖析，将车臂系统进行了分时协同，有效地降低了系统的耦合性与复杂度，且视觉闭环货箱抱夹动作的的执行更加简便，更加适配移动货箱场景；
24、(5)本专利技术的复合机器人通过三轴式机械臂进行车臂眼协同货箱搬运，提高了货箱搬运的空间操作自由度，令其更能适配复杂的移动货箱堆放场景。
25、进一步的，在复合机器人执行料箱抱夹任务之前，需调试好复合机器人后并进行协同控制测试，包括步骤：
26、(a1)调试移动底盘至可正常运作、控制精度符合要求和可正常反馈控制信息；
27、(a2)调试机械臂至可正常运作、控制精度符合要求和可正常反馈控制信息；
28、(a3)对夹臂机构进行tcp标定；
29、(a4)视觉模组和机械臂配合进行手眼标定；
30、(a5)测试视觉模型以确保能有效识别并测量货箱相对于机械臂坐标系的位姿；
31、(a6)根据所选配的移动底盘以构建航迹推演模型；
32、(a7)根据移动底盘的航机推演模型、移动底盘与机械臂的连接构型参数，构建航迹-tcp位移模型；
33、(a8)根据机械臂的选型参数，构建机械臂tcp的可达工作空间，其作为车体粗调控制器的移动底盘轨迹规划参考，用以辅助移动底盘调整货箱的相对位置到达机械臂工作空间所能覆盖的位置；
34、(a9)在工控机中部署车臂协同控制架构，完成调试；
35、(a10)复合机器人自检视觉货箱检测是否无误、车臂步进控制是否无误、末端夹臂控制是否无误，上述均无误，则可执行料箱抱夹任务。
36、进一步的，在复合机器人执行料箱抱夹任务之前，需组装并调试好复合机器人，其中调试步骤包括硬件组装准备与车臂协同架构调试；
37、硬件组装准备包含：
38、(b1)硬件通讯控制测试，完成各硬件的控制与反馈的测试，并经由工控机进行控制指令发送与反馈接受；
39、(b2)tcp标定，将固连在机械臂末端的夹臂机构的对接面中心标定为机械臂的新tcp；
40、(b3)手眼标定，标定相机与tcp的相对位姿；
41、(b4)车臂位姿标定，标定机械臂坐标系与移动底盘坐标系的相对位姿；
42、(b5)场地地图构建，完成所在工作场地的任务范围的雷达地图构建，以确保执行任务调度与移动底盘定位；
43、车臂协同架构调试包含：
44、(c1)料箱位姿提取算法测试，用于提取货箱相对于操作臂坐标系的位姿；
45、(c2)移动底盘轨迹规控算法，用于完成移动底盘从起始点到目标点的轨迹规划与轨迹跟踪；
46、(c3)计算操作臂工作空间，用于辅助车体对料箱的偏移控制量计算；
47、(c4)机械臂轨本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.复合机器人多系统协同搬运货箱的方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在复合机器人执行料箱抱夹任务之前，需调试好复合机器人后并进行协同控制测试，包括步骤：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在复合机器人执行料箱抱夹任务之前，需组装并调试好复合机器人，其中调试步骤包括硬件组装准备与车臂协同架构调试；
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以移动底盘车头朝向为x轴正向，地面高度正方向为z轴正向，建立移动底盘坐标系。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，复合机器人执行料箱抱夹任务时，工控机协调移动底盘、机械臂的控制信息发送频率。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若复合机器人无法一次移动完成料箱抱夹任务，则进入循环操作；
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，视觉模组包含RGBD相机，通过对料箱点云模型的深度学习，完成料箱位姿的精确测算。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，视觉模组还包含主动光源进行散斑投影。
9.根据权利要求1
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，移动底盘对一指定xy平面位置的定位精度为±10mm，且移动底盘具备rz方向的姿态调整能力，rz控制精度为0.5°；
...【技术特征摘要】
1.复合机器人多系统协同搬运货箱的方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在复合机器人执行料箱抱夹任务之前，需调试好复合机器人后并进行协同控制测试，包括步骤：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在复合机器人执行料箱抱夹任务之前，需组装并调试好复合机器人，其中调试步骤包括硬件组装准备与车臂协同架构调试；
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以移动底盘车头朝向为x轴正向，地面高度正方向为z轴正向，建立移动底盘坐标系。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，复合机器人执行料箱抱夹任务时，工控机协调移动底盘、机械臂的控制信息发送频率。
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴华昶，郭铭浩，卿都，
申请(专利权)人：广东嘉腾机器人自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。