16、工业机器人颗粒拾取与插入任务的技术解析

工业机器人颗粒拾取与插入任务的技术解析

在工业自动化领域，机器人执行颗粒拾取与插入任务是一个关键环节。本文将详细介绍该任务的各个步骤，包括颗粒拾取、中间步骤以及颗粒插入等，同时分析相关实验结果。

1. 颗粒拾取

颗粒拾取过程主要包括校准、分割和碰撞避免三个关键步骤。
- 校准 ：使用校准后的相机以及二维激光扫描仪与相机之间的转换关系。
- 分割 ：
- 定位点云并找到对应单个圆柱体的补丁。
- 若补丁尺寸大于抓取器直径，则进行进一步处理；否则，认为不可接近而舍弃。
- 计算补丁的几何特征，如表面类型、质心、接近法线和轴向方向。
- 若补丁的长度和宽度在颗粒标准尺寸的可接受偏差范围内，则命令机器人拾取颗粒；否则，根据三维分割信息进行局部图像分割。
- 若补丁尺寸小于预期，则搜索单个颗粒；否则，提取多个颗粒。
- 碰撞避免 ：
- 为避免抓取器与容器壁碰撞，采用一种基于几何模型的分析方法。
- 将抓取器杆近似为圆柱体，容器壁近似为有限平面。
- 分析圆柱体与平面的接近程度，具体步骤如下：
- 找到圆柱体方向上可能发生碰撞的平面。
- 计算拾取点沿拾取方向到最近壁的距离。
- 计算所需的整体角间隙γ和当前圆柱体配置提供的角间隙θ。
- 若θ > γ，则路径无碰撞；若θ < γ但γ - θ < 15°，则调整接近法线以重新规划路径；若调整量超过15°，则跳过该情况。