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申请/专利权人：无锡黎曼机器人科技有限公司

摘要：本发明涉及一种基于2D相机的3D定位抓取方法及系统。本发明包括利用2D相机进行视觉定位，获取机器人视觉定位后平面位置；基于机器人视觉定位后平面位置，在工件表面通过激光测距传感器选取多个第一测量基点，建立工件坐标系；利用2D相机获取工件的工件平面位置，基于工件平面，在新的工件表面通过激光测距传感器选取多个第二测量基点，基于多个第二测量基点，建立新的坐标系；基于工件坐标系下机器人空间坐标点位，将新的工件坐标系赋值给工件坐标系，机器人姿态将匹配成新的坐标系下，以完成姿态纠正，并进行抓取操作。采用高精度测距传感器结合2D相机，并通过算法实现姿态纠正，实现缸体缸盖等具有不规则表面的工件的稳定抓取操作。

主权项：1.一种基于2D相机的3D定位抓取方法，用于机器人抓取具有孔洞或不规则形状表面的工件，其特征在于，包括：根据预设高度的基准平面，利用2D相机进行视觉定位，获取机器人视觉定位后平面位置；选取当前工件作为初始模版，基于所述机器人视觉定位后平面位置，在所述当前工件的表面通过高精度测距传感器选取三组不共线的点阵作为第一测量基点，基于多个所述第一测量基点，建立工件坐标系；当新的工件到来时，利用2D相机获取所述新的工件的工件平面位置，基于所述工件平面位置，在所述新的工件的表面通过高精度测距传感器选取三组不共线的点阵作为第二测量基点，基于所述多个第二测量基点，建立新的坐标系；基于所述工件坐标系下的机器人空间坐标点位，将所述新的坐标系赋值给所述工件坐标系，以将机器人姿态匹配在所述新的坐标系下；在所述当前工件的表面通过高精度测距传感器选取三组不共线的点阵作为第一测量基点，基于所述多个第一测量基点，建立工件坐标系，包括：利用激光测距传感器获取三个第一测量基点：点p1x1、y1、z1、点p2x2、y2、Z2、点p3x3、y3、z3；当点p1、点p2、点p3三点不共线时，构建经过点p1、点p2的直线L1以及经过点p3且垂直于直线L1的直线L2，直线L2经过坐标原点P4x4、y4、z4；基于点p1、点p2、点p3，得到点p4的坐标位置与姿态，并存储到工件坐标系；基于点p1、点p2、点p3，得到点p4的坐标位置与姿态，包括：根据直线垂直向量关系，得到：；根据向量点乘公式，得到：；令a=x1-x2,b=y1-y2,c=z1-z2；根据矩阵方程式：，得到点P4的坐标位置；根据点p1、点p4的坐标，得到单位向量ox，根据点p3、点p4的坐标，得到单位向量oy；将单位向量ox叉乘单位向量oy，得到单位向量oz；将旋转矩阵[ox,oy,oz]T转化为欧拉角，得到点P4的姿态；将点p4的坐标位置与姿态存储到工件坐标系；根据预设高度的基准平面，利用2D相机进行视觉定位，获取机器人视觉定位后平面位置，包括：在当前工件到位后，通过2D相机进行一次粗定位；所述机器人根据粗定位的位置移动到适于激光测距传感器进行测距的高度位置点，以避免测距激光直射入当前工件的孔洞或曲面中；在所述高度位置点周围通过激光测距传感器获取多个高度测量点数据，剔除所述多个高度测量点数据中的最高值和最低值，从而排除异常或干扰数据，计算剩余高度测量点数据的高度平均值，将高度平均值与预设高度的基准平面对比计算后，移动至预设高度的基准平面；通过2D相机进行二次视觉精定位，获取机器人在视觉定位后平面位置；将所述新的坐标系赋值给所述工件坐标系，以将机器人姿态匹配在所述新的坐标系下，包括：将所述工件坐标系的X、Y、Z坐标值赋值给所述新的坐标系，使所述工件坐标系和所述新的坐标系除姿态欧拉角数据外其余保持一致；在将机器人姿态匹配在所述新的坐标系下的步骤之后，还包括：利用2D相机进行一次视觉初定位，利用激光测距传感器重新确定2D相机拍摄高度后，进行最终二次定位；在所述工件到位后，通过2D相机获取所述工件的轮廓图像，以对所述工件进行类别的识别，所述工件包括位于托盘上的缸体或缸盖。

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