(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210980254.9 (22)申请日 2022.08.16 (71)申请人 佛山职业 技术学院 地址 528000 广东省佛山市禅城区清水二 街17号 (72)发明人 乔海晔　徐献圣　张震　余家豪　 刘晓程　 (74)专利代理 机构 广东广信君达律师事务所 44329 专利代理师 廖朗皓 (51)Int.Cl. G06T 7/33(2017.01) G06K 17/00(2006.01) G06T 7/73(2017.01) (54)发明名称 一种工件 整理归位的AI 算法 (57)摘要 本发明公开了一种工件整理归位的AI算法， 采用视觉识别定位方案， 通过校准程序， 获取摄 像头图像中所有物体的坐标； 校准完毕后， 通过 摄像头识别图像中的贴有二维码的电路板工件， 获取到二维码的坐标， 并通过将二维码坐标计算 出任务空间坐标， 再把任务空间坐标转换为关节 空间坐标， 通过关节空间操控机械臂的位姿来抓 取电路板工件， 再通过摄像头获取装纳盒的二维 码坐标， 通过将二维码转换为关节空间坐标， 然 后通过关键空间操控机械臂的位姿摆放电路板 工件； 与现有技术相比， 本算法具有较高的识别 率与分拣效率。 权利要求书2页 说明书8页 附图6页 CN 115409878 A 2022.11.29 CN 115409878 A 1.一种工件整理归位的AI算法， 其特征在于， 通过工作台上安装机械臂， 对散乱的电路 板工件归位整理， 整理到相应的装纳盒中； 其中， 机械臂为多关节结构， 机械臂的的末端执 行器为夹爪； 在夹爪上 搭载有摄像头； 所述 算法包括： 步骤1， 主控模块利用预先设定好的校准 图像， 对摄像头拍摄图片的横轴、 纵轴、 大小、 弯曲四个维度进行 校准； 步骤2， 初始化过程 通过ROS系统生成AR二维码， 通过二维码记录ID号码， 用 ID号码作为分拣工件的标识 号； 将同一种电路板工件编为同一种ID的二 维码， 将同一种装纳盒编为同一种ID的二 维码； 然后将生成的电路板工件的二维码、 装纳盒的二维码打印后， 粘贴到电路板工件的中心位 置以及装纳盒的内侧壁上； 然后是开启服务， 用于主控模块与机械臂进行通信； 所述服务包括二维码服务、 任务空 间坐标控制服 务、 关节空间坐标服 务、 夹爪控制服 务， 其中： 二维码获取服 务， 用于获取摄 像头捕抓到的二维码图像数据和位置数据； 任务空间坐标控制服务， 本方案的主控模块通过此服务来把以摄像头为原点的二维码 的坐标值转换为以机械臂底座中心 为原点的任务空间的坐标值， 并对机械臂发送任务空间 坐标的值， 用于进行关节空间的旋转 坐标的计算； 关节空间坐标控制服务， 用于给机械臂发送关节空间的旋转坐标， 机械臂获得关节空 间中各个关节的旋转角值后， 即会把机 械臂的位姿调整到关节空间描述的对应位置； 夹爪控制服务， 用于给机械臂发送夹爪张开的值， 机械臂会根据此值来打开/闭合机械 臂； 步骤3， 初始化完成后， 将机械臂移动到识别位置， 利用摄像头对桌面上待分拣的电路 板工件进 行图像获取； 通过图像识别， 获取电路板工件上的二维码图像， 并将图像中所有的 电路板工件的二维码的内容以及位置信息记录下来； 其中， 内容信息表示二维码本身所包 含的信息， 包括工件的ID号码； 位置信息则是电路板工件上的二维码相对于摄像头为原点 的目标坐标系的坐标点信息； 步骤4， 通过二维码服务， 把二维码的内容信息以及位置信息发送到主控模块， 在主控 模块利用任务空间坐标控制服务进行坐标转换； 具体内容是把以摄像头为原 点的二维码的 坐标值转换为以机 械臂底座中心为原点的任务空间的坐标值； 首先在识别二维码前， 机械臂会先到达一个人为设定便于检测工件二维码的固定姿 态， 即Q0(x0,y0,z0)， Q0此坐标点是摄像头在任务空间中的坐标， 用于坐标系转换计算； Cx， Cy， Cz分别是误差补偿常数， 用于各种因素导致的计算误差， 是通过实际情况标定后人为设 定； 假设通过二维码服务获取到多个二维码的坐标， 第i个二维码的坐标为xi’,yi’,zi’， 转 换后的任务空间坐标为 Q(xi,yi,zi)， 那么可以得到公式： 步骤5， 获取到电路板工件的任务空间坐标Q(xi,yi,zi)后， 主控模块将任务空间坐标通 过任务空间坐标控制服务将任务空间坐标Q(xi,yi,zi)发送给机械臂； 然后机械臂利用关节权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115409878 A 2空间坐标控制服务， 通过机器人逆运动学方法， 将任务空间的坐标Q(xi,yi,zi)转为关节空 间的旋转坐标； 机械臂按照旋转坐标将自身姿态移动到对应目标位置， 并且通过夹爪控制 服务发送行程系数， 控制夹爪闭合 抓取电路板 工件； 步骤6， 抓取到目标电路板工件后， 机械臂的位姿将移动到任务空间中预设 的设定的Q1 点， 在此识别装纳盒的二维码； 获取到装纳盒的二维码的中的位置信息并转换为任务空间 坐标后作为目标坐标， 将目标坐标以及二维码包 含的内容发送到主控 模块； 步骤7， 根据实际装纳盒的边缘高度设置偏移常数C， 以及误差进行人为设置； 假设摄像 头所在的任务空间的坐标是Q1(xq,yq,zq)， 记第i个装纳盒的二维码的目标坐标为(xi”,yi”, zi”)， 那么通过 下式获得放置点的任务空间坐标U(x,y,z)； 计算公式如下： 步骤8， 使用机器人逆运动学算法， 通过放置点的任务空间坐标U(x,y,z)计算出关节空 间的旋转坐标； 通过关节空间坐标控制服务把旋转坐标发送到机械臂， 从而使得机械臂姿 态到达放置点， 并通过夹爪控制服 务发送行程系数， 使得夹爪打开， 工件放置在装纳盒中； 步骤9， 机械臂回到识别位置， 识别图像中是否还有未分拣整理电路板工件的二维码； 如果存在， 返回到步骤3继续分拣； 如果已经分拣完成， 则机械臂回到初始化位置， 休眠待 机。 2.根据权利要求1所述的工件整理归位的AI算法， 其特征在于， 对于夹爪控制， 夹爪实 际张开的距离为变量d， 夹爪的最大行程值为dmax， 通过预设的行程系数m控制乘以夹爪的最 大行程值来得到实际张开距离d； d＝m×dmax,0≤m≤1。 3.根据权利要求1所述的工件整理归位的AI算法， 其特征在于， 所述关节空间的旋转坐 标包含机械臂各个关节的旋转角度， 用于使机 械臂的末端执 行器到达目标位置 。 4.根据权利要求1所述的工件整理归位的AI算法， 其特征在于， 所述电路板工件位于机 械臂前方20 ‑50cm的桌面上， 装纳盒位于机械臂侧面20 ‑50cm的桌面上； 夹爪是平移型行程 夹爪， 最大 行程是15厘米， 并在夹爪内壁侧贴上 软垫以防损坏工件。 5.根据权利要求1所述的工件整理归位的AI算法， 其特征在于， 所述算法的硬件包括主 控模块、 工作台、 液晶显示屏、 机 械臂、 摄像头、 末端执 行器、 电源适配 器以及机 械臂的底座。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115409878 A 3