CN102073303B - 服务于两台数控机床上下料移动机器人的控制方法 - Google Patents
服务于两台数控机床上下料移动机器人的控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102073303B CN102073303B CN 201010603713 CN201010603713A CN102073303B CN 102073303 B CN102073303 B CN 102073303B CN 201010603713 CN201010603713 CN 201010603713 CN 201010603713 A CN201010603713 A CN 201010603713A CN 102073303 B CN102073303 B CN 102073303B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- workpiece
- loading
- robot
- wireless
- end effector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 title 1
- 239000012636 effector Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 13
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 10
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 230000003542 behavioural effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
一种服务于两台数控机床上下料移动机器人的控制方法，属于工业机器人上下料控制系统技术领域，采用安装在机器人末端执行器上的无线2D-CCD采集工件的位置和形状视频信息，将所采集到的视频信息经过视频采集、压缩后，通过无线传输，由无线USB接收机接收处理后的视频信号，并将信号通过USB接口传送给主控计算机，嵌入式微处理器，处理器依据识别算法控制末端执行器抓取工件。本发明通过识别算法可以准确识别工件并抓取工件，并能实现准确上下料，提高了工作效率，并节省了人工。
Description
技术领域
本发明属于工业机器人上下料控制系统技术领域，其突出的特点是将机器人视觉、无线通信技术以及传感器技术引入到机器人控制系统中，使得工业机器人实现智能抓取任意放置在料箱中的工件以及智能上下料的操作。
背景技术
现有智能机器人用直流电机作为驱动时，一般都采用单片机或者高速的DSP等进行控制，而且同一机器人往往需用多个CPU来实现各自的功能。但随着对智能机器人的集成化程度要求越来越高，需要使用单个CPU的控制器来满足机器人的各种行为要求，例如视频采集、无线通信。
随着现代计算机技术和互联网技术的飞速发展，嵌入式系统成为当前IT行业最热门的技术之一。ARM微处理器以其高性能低功耗的特性成为目前应用最广泛的32位嵌入式处理器，嵌入式Linux也凭借其强大的开源功能及多任务实时性等优点占据了嵌入式操作系统的主导地位。
目前国内的上下料机器人大都采用PLC控制，如上海发那科机器人有限公司设计的一台服务于五台数控机床上下料的机器人就是采用PLC来控制，且取料位置固定。当取料位置不固定时，且工件放置位置杂乱无章时，就需要采用机器视觉技术和传感器技术来引导末端执行器抓取工件。
发明内容
本发明是要解决末端执行器自动抓取料箱中任意放置的工件以及准确上下料的控制问题，本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
在两台数控机床的旁边各固定设置一个视觉支架，支架上各安装一个相同型号的有线2D-CCD；在机器人末端执行器上安装一个无线2D-CCD和一个传输时间激光距离传感器，无线通信标准为802.11b或802.11g；采用嵌入式微处理器作为控制器，嵌入式操作系统为Linux系统；无线USB接收机与微处理器通过USB连接，无线USB接收机和嵌入式微处理器安装在机器人控制柜中。两台数控机床上各安装一个相同型号的无线信号发射机，用于发送数控机床上下料指令，采用串口通信协议，接收端口为RS-232，嵌入式微处理器配有该端口。
当机器人收到数控机床的上料请求信号后，沿行走轴移动到料箱旁停下，机械手运动到料箱的上方，无线2D-CCD由红外线启动开始垂直拍摄工件，同时启动传输时间激光距离传感器，将所拍摄到的工件图片与标准库中工件图片的形状和面积进行比对，相似度达到80％即可作为抓取目标，若所拍摄的图片中没有一个工件的相似度达80％，则控制机械手运动到另一位置继续拍摄；若所拍摄的图片中只有一个工件的相似度达80％，则机器手移动到该工件处并抓取该工件；若有多个工件的相似度达80％，则由传输时间激光距离传感器测量各工件与末端执行器之间的距离，以距离最小的工件作为抓取对象。确定好抓取对象后，末端执行器调整好姿态，在工件的质心位置处抓取工件。通过以上技术方案，很好地解决了料箱中任意放置的工件的准确抓取问题。
因为工件是毛坯，在同一型号批次的毛坯中，毛坯的尺寸大小有误差，当末端执行器抓取工件后，定位位置以及工件的平面度发生变化，将出现误差。为了实现精确上料，在三爪卡盘的表面用油漆涂上两组不同直径的圆，每组两个圆，且直径相等，直径较大的两个圆用于有线2D-CCD的图像画面的标定，直径较小的两个圆用于传输时间激光距离传感器的标定。工作原理如下：在正式上料之前，选一个毛坯作为初始工件，通过有线2D-CCD和传输时间激光距离传感器对该工件在摄像头中画面点位与机器人的示教点位的关系进行标定，同时完成初始工件的特征标定，示教完成的上料程序为初始工件初始位置的上料位置，此时工件上料偏差值为零。当机器人抓取其它工件后，定位圆的位置以及工件的平面度发生变化，通过有线2D-CCD和传输时间激光距离传感器，机器人能够计算出位置变化量，机器人把偏差值存入位置寄存器中。此时机器人可以通过把偏差值补偿到初始位置来实现工件的上料。
本发明的有益效果是，工件杂乱放置在料箱中，本发明通过识别算法可以准确识别工件并抓取工件，并能实现准确上下料，提高了工作效率，并节省了人工。
附图说明
图1所示为现场布置简图。
图2所示为待加工工件抓取流程。
图3所示为下料流程。
图4所示为系统原理结构图。
图中，1-机床A，2-机床B，3-料箱，4-机器人行走轴 ，5-机器人，6-护栏，7-无线2D-CCD，8-传输时间激光距离传感器，9-视觉支架A，10-视觉支架B，11-机器人控制柜，12-主控计算机。
具体实施方式
如图1现场布置图所示，两台数控机床排列在机器人行走轴的一侧，两台数控机床的中间位置安放上下料台，机器人安装在行走轴上，无线2D-CCD相机和传输时间激光距离传感器安装在末端执行器上，行走轴的两端各设置一个安全护栏，在两台数控机床的三爪卡盘附近各安装了一个视觉支架。嵌入式微处理器采用三星S3C2440 ARM9，嵌入式操作系统为Linux系统，无线2D-CCD采用美国原装Linksys WVC210 Remote-controlled，其无线通信标准为802.11b或802.11g，具体实施方式包括待加工工件的抓取、上料和下料。
待加工工件的抓取。数控机床1（或2）发出上料信号，该信号通过串口通信协议传送到无线接收机，无线接收机将上料信号通过串口端传送到三星S3C2440 ARM9处理器，控制器控制机器人沿行走轴运动到料箱旁停下，机械手移动到料箱的上方，由红外线触发无线2D-CCD开始垂直拍摄工件，将拍摄到的图片经过压缩处理后通过无线通信传送给无线接收机，无线接收机将压缩好的图片通过USB接口传送到控制器，控制器根据上述算法控制末端执行器抓待加工工件，当抓取完毕后，通过红外线触发，无线2D-CCD停止拍摄,同时传输时间激光距离传感器停止工作。机器人沿行走轴移动到数控机床1（或2）上下料位置，如图2所示。
上料。机器人末端执行器抓取工件后沿行走轴运动到发出上料信号的数控机床1（或2）上下料位置，安装在视觉支架1（或2）上的有线2D-CCD由红外线触发开始拍摄，同时传输时间激光距离传感器工作，通过视频和传感器对工件的特征进行标定，计算出工件实际位置与示教位置的偏差值，机器人可以通过把偏差值补偿到初始上料位置来实现工件的上料，当机器人完成上料任务后，相机停止拍摄，传输时间激光距离传感器停止工作。
下料。当数控机床1（或2）发出无线下料信号时，该信号通过串口通信协议传送给无线接收机，无线接收机与三星S3C2440 ARM9处理器的串口端连接，三星S3C2440 ARM9处理器再发送下料信号给机器人，机器人沿行走轴运动到该机床处，末端执行器按规划好的轨迹抓取加工好的工件，机器人移动到下料台处，末端执行器把抓取的工件放置在下料台上，然后返回原点，如图3所示。
Claims (2)
1.服务于两台数控机床上下料的移动机器人的控制方法，其特征在于，采用安装在机器人末端执行器上的无线2D-CCD采集工件的位置和形状的视频信息，将所采集到的视频信息经过视频采集、压缩后，通过无线传输，由无线USB接收机接收处理后的视频信号，并将信号通过USB接口传送给主控计算机的嵌入式微处理器，处理器依据识别算法控制末端执行器抓取工件；具体步骤为：
A）待加工工件的抓取：数控机床发出上料信号，上料信号通过串口通信协议传送到无线USB接收机，无线USB接收机将上料信号传送到处理器，处理器指令控制器控制机器人沿行走轴运动到料箱旁停下，机械手移动到料箱的上方，由红外线触发无线2D-CCD开始垂直拍摄工件，同时启动传输时间激光距离传感器，将拍摄到的图片传送给无线USB接收机，无线USB接收机将图片传送到处理器指令控制器，处理器指令控制器根据识别算法控制末端执行器抓待加工工件，当抓取完毕后，通过红外线触发，无线2D-CCD停止拍摄,同时传输时间激光距离传感器停止工作；机器人沿行走轴移动到数控机床上下料位置；
B）上料：机器人末端执行器抓取工件后沿行走轴运动到发出上料信号的数控机床上下料位置，安装在视觉支架上的有线2D-CCD由红外线触发开始拍摄，同时传输时间激光距离传感器工作，通过视频和传感器对工件的特征进行标定，计算出工件实际位置与示教位置的偏差值，机器人通过把偏差值补偿到初始上料位置来实现工件的上料，当机器人完成上料任务后，有线2D-CCD停止拍摄，传输时间激光距离传感器停止工作；
C）下料：当数控机床发出无线下料信号时，下料信号通过串口通信协议传送给无线USB接收机，无线USB接收机将下料信号传送到处理器，处理器再发送下料信号给机器人，机器人沿行走轴运动到该机床处，末端执行器按规划好的轨迹抓取加工好的工件，机器人移动到下料台处，末端执行器把抓取的工件放置在下料台上，然后返回原点。
2.如权利要求1所述服务于两台数控机床上下料的移动机器人的控制方法，其特征在于：所述识别算法为，工件杂乱无章地放置在料箱中，当机器人移动到料箱旁时停下，然后末端执行器运动到料箱上方，无线2D-CCD由红外线触发开始垂直拍摄工件，将所拍摄到的工件图片与标准库中工件的图片的形状和面积进行比对，相似度达到80％即可作为抓取目标，同时启动传输时间激光距离传感器，若所拍摄的图片中没有一个工件的相似度达80％，则控制机械手运动到另一位置继续拍摄；若所拍摄的图片中只有一个工件的相似度达80％，则机器手移动到该工件处并抓取该工件；若有多个工件的相似度达80％，则由传输时间激光距离传感器测量各工件与末端执行器之间的距离，以距离最小的工件作为抓取对象。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010603713 CN102073303B (zh) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | 服务于两台数控机床上下料移动机器人的控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010603713 CN102073303B (zh) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | 服务于两台数控机床上下料移动机器人的控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102073303A CN102073303A (zh) | 2011-05-25 |
| CN102073303B true CN102073303B (zh) | 2012-12-19 |
Family
ID=44031876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201010603713 Expired - Fee Related CN102073303B (zh) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | 服务于两台数控机床上下料移动机器人的控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102073303B (zh) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102423786A (zh) * | 2011-11-15 | 2012-04-25 | 江苏山湖电缆有限公司 | 无线网络数控冲床送料机 |
| CN102514002B (zh) * | 2011-12-29 | 2015-07-08 | 江苏大学 | 一种数控车床单目视觉上下料机器人系统及方法 |
| CN103105823A (zh) * | 2012-12-26 | 2013-05-15 | 江苏大学 | 一种用于上下料机器人与数控机床群信息无线传输的系统和方法 |
| US9798302B2 (en) * | 2013-02-27 | 2017-10-24 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Recognition-based industrial automation control with redundant system input support |
| CN103399579B (zh) * | 2013-08-14 | 2015-12-02 | 东南大学 | 一种led灯具组件自动定向整列系统 |
| CN104516320A (zh) * | 2013-09-28 | 2015-04-15 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种搬运控制系统及其搬运方法 |
| CN105397812B (zh) * | 2015-12-28 | 2017-07-18 | 青岛海通机器人系统有限公司 | 移动机器人及基于移动机器人更换产品的方法 |
| CN107457778A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-12-12 | 浩科机器人（苏州）有限公司 | 一种基于激光的智能化抓取设备 |
| CN107243899A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-10-13 | 浩科机器人（苏州）有限公司 | 一种基于激光的全自动式高效抓取设备及其工作方法 |
| CN109655730A (zh) * | 2017-10-12 | 2019-04-19 | 北京信息科技大学 | 一种探针台自动定位装置 |
| WO2020065950A1 (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 株式会社Ｆｕｊｉ | 工作機械および加工機械ライン |
| JP2020179453A (ja) * | 2019-04-25 | 2020-11-05 | セイコーエプソン株式会社 | ロボットシステムの制御方法およびロボットシステム |
| CN112756915B (zh) * | 2020-12-29 | 2022-05-27 | 陕西斯瑞新材料股份有限公司 | 一种开槽型触头产品的加工方法 |
| CN114131614A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-04 | 深圳市道元实业有限公司 | 机器人控制方法、装置、计算机设备及介质 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4648167A (en) * | 1983-08-26 | 1987-03-10 | C O D Inter Techniques Sa | Assembling robot comprising a collective transport device for transporting parts to be assembled, assembling method and applications thereof |
| CN1730135A (zh) * | 2005-06-16 | 2006-02-08 | 上海交通大学 | 基于多处理器协作的智能表演机器人的控制系统 |
| CN1846951A (zh) * | 2005-04-11 | 2006-10-18 | 中国科学院自动化研究所 | 一种自动拾取物体的智能移动机器人控制装置及方法 |
| JP2007313612A (ja) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Nachi Fujikoshi Corp | 多関節ロボットの制御装置及びその制御方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4249794B1 (ja) * | 2007-10-29 | 2009-04-08 | ファナック株式会社 | ワーク搬送用ロボットの制御装置 |
-
2010
- 2010-12-24 CN CN 201010603713 patent/CN102073303B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4648167A (en) * | 1983-08-26 | 1987-03-10 | C O D Inter Techniques Sa | Assembling robot comprising a collective transport device for transporting parts to be assembled, assembling method and applications thereof |
| CN1846951A (zh) * | 2005-04-11 | 2006-10-18 | 中国科学院自动化研究所 | 一种自动拾取物体的智能移动机器人控制装置及方法 |
| CN1730135A (zh) * | 2005-06-16 | 2006-02-08 | 上海交通大学 | 基于多处理器协作的智能表演机器人的控制系统 |
| JP2007313612A (ja) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Nachi Fujikoshi Corp | 多関節ロボットの制御装置及びその制御方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 余承宙.SCAMP柔性制造系统.《组合机床与自动化加工技术》.1984,38-41. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102073303A (zh) | 2011-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102073303B (zh) | 服务于两台数控机床上下料移动机器人的控制方法 | |
| CN110509281B (zh) | 基于双目视觉的位姿识别与抓取的装置与方法 | |
| CN110948491B (zh) | 一种基于视觉跟随的工业机器人抓取方法 | |
| CN104765366B (zh) | 实现智能化越障的服务机器人 | |
| CN104385284B (zh) | 一种实现智能化越障的方法 | |
| CN104369188B (zh) | 基于机器视觉和超声波传感器的工件抓取装置与方法 | |
| TWI530375B (zh) | 機器手臂的教導裝置及方法 | |
| JP5849403B2 (ja) | ロボットコントローラー、ロボット、及び、ロボットシステム | |
| CN101896321B (zh) | 对象的位置获取 | |
| CN112512754B (zh) | 对工业机器人编程的方法 | |
| CN210757745U (zh) | 一种用于双目视觉位姿采集与抓取的装置 | |
| CN107598920A (zh) | 一种基于视觉控制的机械手 | |
| CN102896631A (zh) | 实时/在线方位调整装置和方法 | |
| CN208729783U (zh) | 一种多传感器融合的六轴机器人 | |
| CN105783851A (zh) | 一种粗糙度检测系统及检测方法 | |
| CN203109951U (zh) | 一种上下料机械手运动控制装置 | |
| CN109278021A (zh) | 一种用于抓取薄壁壳体类工件的机器人工具系统 | |
| CN103600351A (zh) | 一种基于六轴力-力矩传感器的六自由度机器人操作系统及其控制方法 | |
| CN207888648U (zh) | 一种机械臂控制系统 | |
| CN107253215B (zh) | 一种集成了2d、3d相机和激光器的机器人智能传感模块 | |
| CN202607670U (zh) | 带有机器视觉目标精准检测的物流转载机器人控制系统 | |
| CN110480685A (zh) | 一种农用车轮自动加工生产线视觉机械手 | |
| CN109514424A (zh) | 一种磨床自动上料加工系统及方法 | |
| CN116276937A (zh) | 一种应用于核酸检测咽拭子智能采样机器人 | |
| CN115366098A (zh) | 一种基于视觉引导的薄片状物体抓取系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20110525 Assignee: Changzhou Hidea Machinery Co.,Ltd. Assignor: Jiangsu University Contract record no.: 2015320000286 Denomination of invention: Method for controlling feeding and discharging of mobile robot serving two numerically controlled machines Granted publication date: 20121219 License type: Exclusive License Record date: 20150424 |
|
| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190325 Address after: 225200 Longchuan Industrial Park, Jiangdu District, Yangzhou City, Jiangsu Province Patentee after: JIANGSU TEWEI MACHINE TOOL MANUFACTURING CO.,LTD. Address before: No. 301, Xuefu Road, Jingkou District, Zhenjiang, Jiangsu Province Patentee before: Jiangsu University |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20121219 |