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申请/专利权人：西安中科光电精密工程有限公司

摘要：本发明公开了一种适用于随机混放纸箱垛的机器人智能拆垛方法，包括：对待拆纸箱垛进行三维点云信息采集，并通过点云处理，获取待拆纸箱垛外露纸箱面的角点信息；根据纸箱角点信息，计算纸箱货物外露面长宽获得纸箱高度信息；规划纸箱物料的拾取点，计算出拾取点的空间位姿信息，并转换至机器人末端拾取手的运动控制点位姿信息；对纸箱进行拆垛排序；给出机器人放置纸箱运动控制点坐标，完成一个纸箱的拆垛规划。本方法在视觉测量系统视野范围内和拆垛机器人运动范围内，对堆垛形状、纸箱码放位置无要求；采取就近清空原则，拆垛过程中的拾取、搬运、放置路径更加合理，节省搬运时间，减少发生碰撞的可能。

主权项：1.一种适用于随机混放纸箱垛的机器人智能拆垛方法，其特征在于，包括以下步骤：1拆垛工位上方的三维立体相机对待拆纸箱垛进行三维点云信息采集，并通过点云处理，获取待拆纸箱垛外露纸箱面的角点信息；2控制系统根据外露纸箱面的角点信息，计算纸箱货物外露面的长、宽尺寸，根据长宽信息进行纸箱规格匹配，获得纸箱高度信息；3根据外露纸箱面的角点信息，规划纸箱物料的拾取点，计算出拾取点的空间位姿信息，并转换至机器人末端拾取手的运动控制点位姿信息；4对纸箱进行拆垛排序；5根据预先设置的放置规则或放置位置，结合纸箱高度信息，给出机器人放置纸箱运动控制点坐标，完成一个纸箱的拆垛规划；步骤3中，拾取点所需信息包含位置和姿态，计算方法如下：31接收视觉测量系统得到的纸箱4个角点数据x1,y1,z1、x2,y2,z2、x3,y3,z3、x4,y4,z4；32拾取点为外露上表面的几何中心点，其位置坐标x5,y5,z5如下： 33通过纸箱面4个角点拟合出纸箱面，然后计算该拟合面的法向量n，作为拾取点姿态信息；34将视觉测量获得的相机坐标系下的位姿信息转换到拆垛机器人基础坐标系下，采用常规的eye-to-hand标定方法计算转换矩阵，得到机器人基础坐标系下位姿信息；35根据末端拾取手与机器人的安装位置，转换至机器人末端轴的运动控制点位姿x,y,z,O,A,T，得到机器人拆垛拾取纸箱物料的运动控制点位姿信息；步骤35中，O，A，T作为机器人旋转运动控制参量，其转换方法为：a先将面法向量投影至机器人基础坐标X0Y面，记作b计算与的夹角θ1；c计算投影向量与X轴夹角θ2；d计算纸箱在机器人基础坐标X0Y面内倾斜角度θ3；e机器人旋转运动时，先绕Z轴旋转O＝θ2，再绕Y轴旋转A＝θ1，最后绕新Z轴旋转T＝θ3；步骤4中，拆垛排序步骤如下：41建立托盘坐标系XT-OT-YT，以靠近机器人及放置点一侧的托盘顶点为坐标原点，托盘长、短向为XT、YT坐标轴；42将纸箱角点坐标沿Z轴方向投影，并转换至托盘坐标系，记每个点的在托盘坐标系下的坐标为Xi，Yi；43在n个点坐标中，寻找minXi，记录该点为A点，进而找到A点对应的纸箱记作待排序BOX，在待排序BOX的4个角点中寻找取maxXi，记作点B，寻找maxYi记作点C；然后以X＝maxXi＝XB、Y＝maxYi＝YC、Y＝YB、X＝XC做四条直线L1、L2、L3、L4，与托盘的XT、YT坐标轴相交，然后判断在这四条直线所组成的区域内有无其他纸箱角点及相应的角点数量num；44按照所组成的区域内有无其他纸箱角点及相应的角点数量num进行排序：45按拆垛顺序排列输出纸箱的信息；步骤44中，排序步骤如下：若minXi存在多个点，则取Yi值较小的点，即minYi对应的纸箱作为初始BOX1；若纸箱在L1～L4四条直线组成的区域内的其他纸箱角点数量num＝0，则该纸箱进行当前排序；若num≠0，则该纸箱暂时放弃当前排序，继续沿着Xi从小到大寻找纸箱，执行步骤43，进行相同判断：若找到num＝0的纸箱，则进行当前排序；若所有纸箱均不满足num＝0，则取其中num最小的纸箱进行当前排序；当两个纸箱的num相同时，则优先排Yi值较小的纸箱；已排序的纸箱角点不参与后续的num比较判断，未排序纸箱角点均需参与此判断，直至完成所有纸箱排序。

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