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原文传递一种垃圾车智能机械手抓取垃圾桶方法及机械手

专利名称：	一种垃圾车智能机械手抓取垃圾桶方法及机械手
摘要：	本发明提供了一种垃圾车智能机械手抓取垃圾桶方法，包括以下步骤：通过图像采集装置获取垃圾桶的特征信息；通过垃圾桶的特征信息获取机械手相对于垃圾桶的位置信息；根据垃圾桶相对所述机械手的位置信息规划所述机械手的运动轨迹；根据所述运动轨迹控制所述机械手对作业区间内的待处理的垃圾桶进行抓取；同时本发明还提供了机械手的结构。本发明是将单目视觉与激光组合用于检测，提供一种检测精度高、成本低、获取垃圾桶特征信息方便的检测手段，通过该检测手段能够使得机械手精准的抓取垃圾桶的凸耳并完成倾倒垃圾的动作，能够使得垃圾车的抓取垃圾桶等动作不再需要人工操作，降低劳动强度，减少工作人员受伤的几率。
专利类型：	发明专利
申请人：	佛山科学技术学院
发明人：	陈海初
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T13:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T19:00:00+0805
申请号：	CN202010032478.8
公开号：	CN111169871A
代理机构：	北京八月瓜知识产权代理有限公司
代理人：	李斌
分类号：	B65F3/04;G06T7/73;G06T7/62;G06T7/66;G06T7/80;B;G;B65;G06;B65F;G06T;B65F3;G06T7;B65F3/04;G06T7/73;G06T7/62;G06T7/66;G06T7/80
申请人地址：	528231 广东省佛山市南海区广云路33号
主权项：	1.一种垃圾车智能机械手抓取垃圾桶方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)通过图像采集装置获取作业区间内的待处理的垃圾桶的特征信息； (2)通过待处理的垃圾桶的特征信息获取机械手相对于垃圾桶的位置信息； (3)根据作业区间内的待处理的垃圾桶相对所述机械手的位置信息规划所述机械手的运动轨迹； (4)根据所述运动轨迹控制所述机械手对作业区间内的待处理的垃圾桶进行抓取。 2.如权利要求1所述的一种垃圾车智能机械手抓取垃圾桶方法，其特征在于，步骤(1)中，通过图像采集装置获取作业区间内的待处理的垃圾桶的特征信息包括以下步骤： (1-1)对象标定：通过图像采集装置标定来获取用于校正拍摄图像畸变的图像采集装置内部参数和畸变参数；通过像素标定来得到像素距离与实际物理距离的转换关系，即单位像素对应的毫米长度； (1-2)获取垃圾桶的数字图像并去畸变：通过图像采集装置捕获垃圾桶的数字图像，然后根据图像采集装置的标定结果对垃圾桶的数字图像进行畸变校正，得到垃圾桶的校正图像； (1-3)灰度化与平滑：将垃圾桶的校正图像进行灰度化，将其红、绿、蓝三个分量以不同的权值进行加权平均；然后用高斯函数对检测区域进行平滑处理，获得垃圾桶的平滑单通道灰度图像； (1-4)激光测距：用激光测距仪测量图像采集装置到地面的距离，建立实际曲线边缘点与成像边缘参数之间的映射关系、像素与检测目标的数学转换关系； (1-5)边缘检测：使用快速定义阈值的算法，得到垃圾桶的边缘图像； (1-6)凸耳最大像素宽度求取：使用基于二次灰度值处理的霍夫变换，寻找和计算与垃圾桶凸耳最大外径两端点处相切的圆，并进行二次灰度阈值处理，减少剩余的噪点； (1-7)计算垃圾桶凸耳最大的外径：建立几何模型，通过物理参数转换，计算得到垃圾桶的凸耳最大外径与凸耳高度。 3.如权利要求2所述的一种垃圾车智能机械手抓取垃圾桶方法，其特征在于，步骤(1-4)中，建立实际曲线边缘点与成像边缘参数之间的映射关系，是指利用几何相似原理，用激光测距仪测量目标到地面的距离和相关参数，建立实际变形与成像参数的关系，减少测量的形状误差；所述建立像素与检测目标的数学转换关系，是指找出一幅图像中单位毫米对应像素点的个数，再通过读取图像两端上对应长度的像素之和，计算出测量对象的实际参数。 4.如权利要求2所述的一种垃圾车智能机械手抓取垃圾桶方法，其特征在于，步骤(1-7)中，计算垃圾桶凸耳最大的外径，包括下述步骤： (1-7a)将第i个圆定义为在垃圾桶的凸耳轮廓的最左边与曲线相切的圆，设第i个圆的圆心横坐标为xi，该圆半径为ri，便可得到该圆相切的最左点，也为左边最大外圆处的点； (1-7b)将第j个圆定义为在垃圾桶的凸耳轮廓的最右边与曲线相切的圆，设第j个圆的圆心横坐标为xj，该圆半径为rj，便可得到该圆相切的最右点，也为右边最大外圆处的点； (1-7c)x坐标上的第j和i个圆的最大边缘切点间的距离就是垃圾桶凸耳最大的外径的像素宽度w2，结合几何模型的参数关系，最终可求得垃圾桶凸耳最大的外径：式中，d为垃圾桶凸耳最大的外径，l1为最大外径边缘点到图像采集装置光心的距离，l3为最大外径处的高度，l4为图像采集装置光心到地面成像的投影距离，w为设定标准宽度，w1为图像中设定标准的像素宽度。 5.如权利要求2所述的一种垃圾车智能机械手抓取垃圾桶方法，其特征在于，步骤(1-7)中，所述物理参数转换是指根据获得的实际曲线边缘点与成像边缘参数之间的映射关系，以及像素与检测目标的数学转换关系，把像素距离参数转化为物理距离参数。 6.一种垃圾车智能机械手，用于对垃圾桶进行检测、定位、移取、倾倒、复位，其特征在于，所述垃圾车智能机械手包括依次连接的抓取部以及旋转伸缩部，所述垃圾车智能机械手还包括安装于其内的信息采集装置和控制装置；其中，所述抓取部，用于对垃圾桶进行夹取动作或在夹取垃圾桶后进行松开动作；所述旋转伸缩部，用于带动抓取部进行对垃圾桶移动、倾倒、复位的操作；所述图像采集装置，用于获取作业区间内的待处理的垃圾桶的特征信息；所述控制装置，用于根据所述所述图像采集装置获取的信息对所述抓取部以及所述旋转伸缩部进行操控。
所属类别：	发明专利