一种智能机器人装配系统的制作方法

1.本发明涉及机器人装配系统技术领域，具体涉及一种智能机器人装配系统。


背景技术：

2.智能机器人是新时代的产物，智能机器人之所以叫智能机器人，这是因为它有相当发达的“大脑”。在脑中起作用的是中央处理器，这种计算机跟操作它的人有直接的联系。最主要的是，这样的计算机可以进行按目的安排的动作。正因为这样，我们才说这种机器人才是真正的机器人，尽管它们的外表可能有所不同。智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段。智能机器人能够理解人类语言，用人类语言同操作者对话，在它自身的“意识”中单独形成了一种使它得以“生存”的外界环境——实际情况的详尽模式。它能分析出现的情况，能调整自己的动作以达到操作者所提出的全部要求，能拟定所希望的动作，并在信息不充分的情况下和环境迅速变化的条件下完成这些动作。
3.智能机器人是由许许多多的零部件构成的，在零部件生产完毕后，在统一的生产线上进行装备，现有的装配技术一般分为人工装配和ar装配，人工装配效率相对较低，但是装配质量很高，可实现对多种类型的零部件装配工作，适用小规模小产量的智能机器人生产厂商；ar装配技术装备效率较高，但是针对不同种类的零部件，装配可实现的宽容度较低，同时技术成本较高，难以得到较高深度的应用。
4.在智能机器人生产装配过程中，会有许多不同形状的外壳零部件，如果针对于每一种形状的零部件都设置一条装配节点。对于生产商来说，无疑是一笔相当巨大的成本，但是如果不重设装配节点，对于不同形状的外壳零部件来说，装配速度和效率都相对不够高，难以满足生产商的需求，为解决针对不同外形的外壳零部件存在的装配困难问题，为此，提出一种智能机器人装配系统。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于：如何解决在现有智能机器人生产装配过程中，针对于每一种形状的零部件装配时存在的装配速度和效率都相对不够高，难以满足生产商的需求以及装配困难等问题，提供了一种智能机器人装配系统，该装配系统可根据不同的基础图形标记可实现快速地装配点识别，装配过程的宽容度较高，可以根据不同外形进行具体设置，降低生产成本，不需要另建额外的装配节点，大大节省了装配成本，值得推广使用。
6.本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括零部件特征标记模块、图像抓取模块、处理中心模块、零部件传送模块、零部件抓取模块；
7.所述零部件特征标记模块，包括零部件特征标记单元与装配特征标记单元；所述零部件特征标记单元用于根据零部件外形特征对不同外形的零部件进行分类，供所述处理中心模块对零部件特征进行识别；所述装配特征标记单元用于对已分类的零部件进行装配
点特征标记，供所述零部件抓取模块进行识别并抓取进行装配；
8.所述图像抓取模块，包括图像拍摄单元、图像预处理单元、图像传输单元；所述图像拍摄单元用于拍摄位于所述零部件传送模块上的零部件的图像；所述图像预处理单元用于将通过所述图像拍摄单元拍摄得到的零部件图像进行过滤，将不符合预设条件的零部件图像从已获取的零部件图像序列中删除，并将经过过滤的零部件图像序列传输至所述图像传输单元；所述图像传输单元用于对零部件图像序列进行压缩，压缩后再传输到所述处理中心模块中进行特征识别并处理；
9.所述处理中心模块，包括解压缩单元，零部件特征标记识别单元、指令下发单元；所述解压缩单元用于对压缩后的零部件图像序列进行解压缩，所述零部件特征标记识别单元用于对经所述零部件特征标记单元标记后的零部件进行识别，确定零部件种类，并将零部件种类信息发送给所述指令下发单元；所述指令下发单元用于根据已确定的零部件种类下发装配特征识别信息给所述零部件抓取模块；
10.所述零部件抓取模块，包括装配点特征识别单元、机械抓取单元；所述装配点特征识别单元用于对零部件上的装配点特征进行，供所述机械抓取单元进行抓取装配；所述机械抓取单元用于根据装配点特征抓取零部件，并将零部件装配到机器人产品的指定位置；
11.所述零部件传送模块，包括电机单元、传送单元；所述电机单元用于驱动传送单元转动，并接受后台控制系统的控制指令；所述传送单元用于带动位于其上的零部件移动。
12.更进一步地，所述零部件特征标记单元对零部件的标记过程具体如下：
13.s11：设定第一线段、第二线段，所述第一线段、所述第二线段均水平连接零部件边缘上的两点，所述第一线段连接的两点为b1、b2，b1、b2之间距离为整个零部件边缘上距离长度为最长的两点；所述第二线段连接的两点为b3、b4，b3、b4之间距离为整个零部件边缘上距离长度小于最长距离的两点，b1、b2、b3、b4不重合，且所述第一线段须与所述第二线段相交于一点o；
14.s12：根据线段ob1与线段ob3、线段ob2与线段ob4的长度比，确定用于零部件分类的基础图形，基础图形为三角形、圆形或矩形；
15.s13：确定用于零部件分类的基础图形后，以点o为几何中心，绘制出三角形、圆形或矩形的基础图形标记。
16.更进一步地，在步骤s11中，所述第一线段、所述第二线段相互正交，即线段b1b2、线段b3b4相互垂直。
17.更进一步地，在所述步骤s12中，当线段ob1与线段ob3的长度比为3:1～1:1之间，且线段ob2与线段ob4的长度比为3:1～1:1之间时，以点o为几何中心，绘制出三角形基础图形标记；当线段ob1与线段ob3的长度比为6:1～3:1之间，且线段ob2与线段ob4的长度比不在3:1～1:1之间时，以点o为几何中心，绘制出圆形基础图形标记；当线段ob1与线段ob3的长度比大于6:1，此时无论线段ob2与线段ob4的长度比为何值，均以点o为几何中心，绘制出矩形基础图形标记。
18.更进一步地，在绘制三角形基础图形标记时，该三角形基础图形标记的三个顶点距离点o的长度为s，线段os的长度小于线段ob1、线段ob3、线段ob2、线段ob4中最短线段的长度；在绘制圆形基础图形标记时，该圆形基础图形标记的半径oy的长度小于线段ob1、线段ob3、线段ob2、线段ob4中最短线段的长度；在绘制矩形基础图形标记时，该矩形基础图形
标记的四个顶点距离点o的长度为oj1、oj2、oj3、oj4，线段oj1、oj2、oj3、oj4中最长长度的线段的长度小于线段ob1、线段ob3、线段ob2、线段ob4中最短线段的长度。
19.更进一步地，所述装配特征标记单元对零部件进行装配点特征标记的具体过程如下：
20.s21：当基础图形标记为三角形时，将三角形的三个顶点作为装配点；当基础图形标记为圆形时，将圆形上任意过圆心的直线与圆的两个交点作为装配点；当基础图形标记为矩形时，将矩形的四个顶点作为装配点；
21.s22：确定完装配点后，在装配点上设磁吸点，供所述机械抓取单元抓取。
22.更进一步地，所述图像拍摄单元在单位时间内对处于运送状态下的各个零部件进行拍摄，获取二维平面上的零部件投影图像，每次拍摄取景画面中仅包括两个零部件，其中，位于首端的第一零部件位于上一帧投影图像的末端，位于末端的第二零部件位于下一帧投影图像的首端。
23.更进一步地，所述图像预处理单元用于对同一单位时间内同一零部件的多张零部件投影图像进行过滤，过滤通过设置图像参数条件实现，不符合图像参数条件的图像从零部件图像序列中删除，保留符合条件的零部件投影图像，同一零部件的零部件投影图像的数量在零部件图像序列中不小于1。
24.更进一步地，在所述零部件特征标记识别单元中，通过对各零部件投影图像的基础图形识别实现对零部件种类的分辨，再通过指令下发单元下发相应的指令给所述零部件抓取模块。
25.更进一步地，在所述装配点特征识别单元中，确定基础图形种类及零部件种类后，按照设定的装配点特征规则确定各装配点的二维坐标，并将二维坐标信息发送给所述机械抓取单元，由所述机械抓取单元通过设置的磁吸头进行抓取。
26.本发明相比现有技术具有以下优点：该用于智能机器人的装配系统，通过设置的零部件特征标记单元等，能够根据零部件的外形对零部件进行分类，并设置不同的基础图形标记，后续在抓取过程中，根据不同的基础图形标记可实现快速地装配点识别，装配过程的宽容度较高，可以根据不同外形进行具体设置，降低生产成本，不需要另建额外的装配节点，大大节省了装配成本，值得推广使用。
附图说明
27.图1是本发明实施例中的整体系统框图。
具体实施方式
28.下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
29.如图1所示，本实施例提供一种技术方案：一种智能机器人装配系统，包括零部件特征标记模块、图像抓取模块、处理中心模块、零部件传送模块、零部件抓取模块；
30.所述零部件特征标记模块，包括零部件特征标记单元与装配特征标记单元；所述零部件特征标记单元用于根据零部件外形特征对不同外形的零部件进行分类，供所述处理
中心模块对零部件特征进行识别；所述装配特征标记单元用于对已分类的零部件进行装配点特征标记，供所述零部件抓取模块进行识别并抓取进行装配；
31.所述图像抓取模块，包括图像拍摄单元、图像预处理单元、图像传输单元；所述图像拍摄单元用于拍摄位于所述零部件传送模块上的零部件的图像；所述图像预处理单元用于将通过所述图像拍摄单元拍摄得到的零部件图像进行过滤，将不符合预设条件的零部件图像从已获取的零部件图像序列中删除，并将经过过滤的零部件图像序列传输至所述图像传输单元；所述图像传输单元用于对零部件图像序列进行压缩，压缩后再传输到所述处理中心模块中进行特征识别并处理；
32.所述处理中心模块，包括解压缩单元，零部件特征标记识别单元、指令下发单元；所述解压缩单元用于对压缩后的零部件图像序列进行解压缩，所述零部件特征标记识别单元用于对经所述零部件特征标记单元标记后的零部件进行识别，确定零部件种类，并将零部件种类信息发送给所述指令下发单元；所述指令下发单元用于根据已确定的零部件种类下发装配特征识别信息给所述零部件抓取模块；
33.所述零部件抓取模块，包括装配点特征识别单元、机械抓取单元；所述装配点特征识别单元用于对零部件上的装配点特征进行，供所述机械抓取单元进行抓取装配；所述机械抓取单元用于根据装配点特征抓取零部件，并将零部件装配到机器人产品的指定位置；
34.所述零部件传送模块，包括电机单元、传送单元；所述电机单元用于驱动传送单元转动，并接受后台控制系统的控制指令；所述传送单元用于带动位于其上的零部件移动。
35.在本实施例中，各零部件均为平面零部件，上下表面均为平面。
36.在本实施例中，所述零部件特征标记单元对零部件的标记过程具体如下：
37.s11：设定第一线段、第二线段，所述第一线段、所述第二线段均水平连接零部件边缘上的两点，所述第一线段连接的两点为b1、b2，b1、b2之间距离为整个零部件边缘上距离长度为最长的两点；所述第二线段连接的两点为b3、b4，b3、b4之间距离为整个零部件边缘上距离长度小于最长距离的两点，b1、b2、b3、b4不重合，且所述第一线段须与所述第二线段相交于一点o；
38.s12：根据线段ob1与线段ob3、线段ob2与线段ob4的长度比，确定用于零部件分类的基础图形，基础图形为三角形、圆形或矩形；
39.s13：确定用于零部件分类的基础图形后，以点o为几何中心，绘制出三角形、圆形或矩形的基础图形标记。
40.在本实施例中，在步骤s11中，所述第一线段、所述第二线段相互正交，即线段b1b2、线段b3b4相互垂直。
41.在本实施例中，在所述步骤s12中，当线段ob1与线段ob3的长度比为3:1～1:1之间，且线段ob2与线段ob4的长度比为3:1～1:1之间时，以点o为几何中心，绘制出三角形基础图形标记；当线段ob1与线段ob3的长度比为6:1～3:1之间，且线段ob2与线段ob4的长度比不在3:1～1:1之间时，以点o为几何中心，绘制出圆形基础图形标记；当线段ob1与线段ob3的长度比大于6:1，此时无论线段ob2与线段ob4的长度比为何值，均以点o为几何中心，绘制出矩形基础图形标记，上述长度比的设置范围可以根据不同的零部件进行设置，不限于本实施例中的长度比设置条件。
42.在本实施例中，在绘制三角形基础图形标记时，该三角形基础图形标记的三个顶
点距离点o的长度为s，线段os的长度小于线段ob1、线段ob3、线段ob2、线段ob4中最短线段的长度；在绘制圆形基础图形标记时，该圆形基础图形标记的半径oy的长度小于线段ob1、线段ob3、线段ob2、线段ob4中最短线段的长度；在绘制矩形基础图形标记时，该矩形基础图形标记的四个顶点距离点o的长度为oj1、oj2、oj3、oj4，线段oj1、oj2、oj3、oj4中最长长度的线段的长度小于线段ob1、线段ob3、线段ob2、线段ob4中最短线段的长度，上述基础图形标记中特征线段的长度限制主要是防止基础图形标记绘制到零部件边缘外部，基础图形标记通过喷头喷出与零部件颜色不同的标记颜料实现绘制，喷头在后台控制系统的控制下工作。
43.在本实施例中，所述装配特征标记单元对零部件进行装配点特征标记的具体过程如下：
44.s21：当基础图形标记为三角形时，将三角形的三个顶点作为装配点；当基础图形标记为圆形时，将圆形上任意过圆心的直线与圆的两个交点作为装配点；当基础图形标记为矩形时，将矩形的四个顶点作为装配点；
45.s22：确定完装配点后，在装配点上设磁吸点，供所述机械抓取单元抓取，设磁吸点时，可通过胶接的方式进行固定。
46.在本实施例中，所述图像拍摄单元在单位时间(1s)内对处于运送状态下的各个零部件进行拍摄，获取2张二维平面上的零部件投影图像，每次拍摄取景画面中仅包括两个零部件，其中，位于首端的第一零部件位于上一帧投影图像的末端，位于末端的第二零部件位于下一帧投影图像的首端。
47.在本实施例中，所述图像预处理单元用于对同一单位时间(1s)内同一零部件的2张零部件投影图像进行过滤，过滤通过设置图像参数条件实现，不符合图像参数条件的图像从零部件图像序列中删除，保留符合条件的零部件投影图像，同一零部件的零部件投影图像的数量在零部件图像序列中不小于1，图像参数条件比如对亮度、对比度等设置的阈值条件，根据现场环境进行灵活设置。
48.在本实施例中，在所述零部件特征标记识别单元中，通过对各零部件投影图像的基础图形识别实现对零部件种类的分辨，再通过指令下发单元下发相应的指令给所述零部件抓取模块。
49.在本实施例中，在所述装配点特征识别单元中，确定基础图形种类及零部件种类后，按照设定的装配点特征规则确定各装配点的二维坐标，并将二维坐标信息发送给所述机械抓取单元，由所述机械抓取单元通过设置的磁吸头进行抓取，机械抓取单元(机械手)上设置有至少四个磁吸头，各磁吸头均为活动磁吸头，可在二维平面内调整各自的相对位置，已实现对下方零部件吸附的目的。
50.综上所述，该用于智能机器人的装配系统，通过设置的零部件特征标记单元等，能够根据零部件的外形对零部件进行分类，并设置不同的基础图形标记，后续在抓取过程中，根据不同的基础图形标记可实现快速准备地装配点识别，装配过程的宽容度较高，可以根据不同外形进行具体设置，降低生产成本，不需要另建额外的装配节点，大大节省了装配成本，值得推广使用
51.此外，术语“第一”、“第二”仅会描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐
含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
52.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
53.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。