指尖视觉棱线识别自适应机器人手装置

摘要

指尖视觉棱线识别自适应机器人手装置，属于机器人手视觉技术领域，包括基座、三个电机、传动机构、第一关节轴、手掌、两个平行夹持手指、两个摄像机、图像处理模块和控制器等。该装置实现了机器人手抓取方位自调整和可适应物体不居中等情况的平行夹持功能；该装置具有平行夹持抓取模式，通过视觉检测对待抓物体进行棱线识别，根据棱线识别的结果自动调整手掌与手指的抓取方位；并根据是否接触待抓物体的视觉反馈，自动控制不同手指的运动，从而满足不居中物体的良好抓取。

主权项

一种指尖视觉棱线识别自适应机器人手装置，包括基座、第一电机、第一传动机构、第一关节轴、手掌、第一手指和第二手指；所述第一电机固接在基座上，所述第一电机的输出轴与第一传动机构的输入端相连，所述第一传动机构的输出端与第一关节轴相连，所述第一关节轴套设在基座中，所述手掌套固在第一关节轴上；所述手掌分别与第一手指、第二手指相连；所述第一手指与第二手指对称布置，其对称轴为第一关节轴的中心线；所述第一手指、第二手指分别具有至少一个平动关节；抓取物体时，所述第一手指、第二手指分别沿着第一关节轴垂直方向移动，所述第二手指和第一手指相向运动；其特征在于：该指尖视觉棱线识别自适应机器人手装置还包括第一摄像机、第二摄像机、第一图像处理模块、第二图像处理模块、控制器、第一驱动模块、第二驱动模块和第三驱动模块；所述第一手指包括第一手指基座、第二电机、第一手指末端指段、第一远关节轴和第二传动机构；所述第二手指包括第二手指基座、第三电机、第二手指末端指段、第二远关节轴和第三传动机构；所述第二电机固接在第一手指基座上，所述第二电机的输出轴与第二传动机构的输入端相连，所述第二传动机构的输出端与第一远关节轴相连，所述第一远关节轴套设在第一手指基座上，所述第一手指末端指段套接在第一远关节轴上；所述第一手指基座固接在手掌上，所述第一摄像机安装在第一手指末端指段上，设第一手指末端指段与物体接触的表面为Q1，第一摄像机的镜头光轴垂直于Q1；所述第三电机固接在第二手指基座上，所述第三电机的输出轴与第三传动机构的输入端相连，所述第三传动机构的输出端与第二远关节轴相连，所述第二远关节轴套设在第二手指基座上，所述第二手指末端指段套接在第二远关节轴上；所述第二手指基座固接在手掌上，所述第二摄像机安装在第二手指末端指段上，设第二手指末端指段与物体接触的表面为Q2，第二摄像机的镜头光轴垂直于Q2；所述控制器分别与第一图像处理模块、第二图像处理模块相连；所述控制器分别与第一驱动模块、第二驱动模块和第三驱动模块相连；所述第一摄像机的信号引出端与第一图像处理模块的信号输入端连接，所述第二摄像机的信号引出端与第二图像处理模块的信号输入端连接；所述第一摄像机采集待抓物体的一侧图像，所述第二摄像机采集待抓物体的另一侧图像；所述控制器接收到抓取信号后执行抓取方法；所述第一图像处理模块运行第一图像处理程序，所述第二图像处理模块运行第二图像处理程序；所述第一图像处理程序包括顺序执行如下步骤：(a1)拍摄得到图像I11，对I11进行图像边缘提取，获取含有边缘点的结果图像I12；(b1)针对I12，进行棱线检测，获取待抓物体棱线K1在图像上的位置和方向，则进行下一步；若在I12中未发现棱线K1，则设定标志位P1＝0，执行(d1)步骤；(c1)当I12中棱线K1穿过预设的可抓区域H1，设定标志位P1＝1；否则，设定标志位P1＝0；(d1)计算I11的平均灰度值T1，当T1低于预设阈值T，则设定标志位S1＝1，否则设定标志位S1＝0，第一图像处理程序结束；所述第二图像处理程序包括顺序执行如下步骤：(a2)拍摄得到图像I21，对I21进行图像边缘提取，获取含有边缘点的结果图像I22；(b2)针对I22，进行棱线检测，获取待抓物体棱线K2在图像上的位置和方向，则进行下一步；若在I22中未发现棱线K2，则设定标志位P2＝0，执行(d2)步骤；(c2)当I22中棱线K2穿过预设的可抓区域H2，设定标志位P2＝1；否则，设定标志位P2＝0；(d2)计算I21的平均灰度值T2，当T2低于预设阈值T，则设定标志位S2＝1，否则设定标志位S2＝0，第二图像处理程序结束；所述抓取方法包括顺序执行如下步骤：(a3)执行第一图像处理程序和第二图像处理程序，获取P1、P2、S1和S2；(b3)若P1＝0且P2＝0，执行步骤(d3)，否则执行下一步；(c3)发出指令驱动第一电机转动小角度，返回步骤(a3)；(d3)驱动第一电机停转，驱动第二电机、第三电机转动；(e3)若S1＝1，执行下一步，否则执行步骤(g3)；(f3)发出指令驱动第二电机停转；(g3)若S2＝1，执行下一步，否则执行步骤(i3)；(h3)发出指令驱动第三电机停转；(i3)若S1＝1，S2＝1，执行步骤(k3)，否则执行下一步；(j3)返回步骤(a3)；(k3)抓取结束。