(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 202210734946.5 (22)申请日 2022.06.27 (71)申请人 湖北勤信恒 诚塑胶有限公司 地址 430021 湖北省武汉市江汉区常青路 164号 (72)发明人 师红伟　 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 9/08(2006.01) B25J 15/02(2006.01) B25J 15/08(2006.01) B25J 19/02(2006.01) B65G 43/08(2006.01) B65G 47/90(2006.01) (54)发明名称 一种基于机器视觉的工业机器人自动化作 业智能分析调控系统 (57)摘要 本发明公开一种基于机器视觉的工业机器 人自动化作业智能分析调控系统， 包括轮胎抓取 搬运作业终端设置模块、 机器人监测设备设置模 块、 轮胎抓取过程分析调控模块、 轮胎放置过程 调控模块、 轮胎搬运分析调控模块和存储数据 库； 本发明通过采集机器视觉技术对待抓取轮胎 进行扫描并获取基本参数， 根据待抓取轮胎的基 本参数通过公式计算得到机械手爪所需的开合 度， 实现了机械手爪的智 能化开合大小， 还通过 对抓取机器人抓取轮胎位置的调控和抓取轮胎 抓取力的调控， 提高机械手抓取轮胎的稳定性， 对搬运机器人停放位置进行和机械手放置轮胎 以及对搬运机器人装载轮胎的重量和 高度的调 控， 来提高转运效率和转 运质量。 权利要求书3页 说明书8页 附图1页 CN 115026830 A 2022.09.09 CN 115026830 A 1.一种基于机器视觉的工业机器人自动 化作业智能分析调控系统， 其特征在于， 包括： 轮胎抓取搬运作业 终端设置模块、 机器人监测设备设置模块、 轮胎抓取过程分析调控模块、 轮胎放置过程调控 模块、 轮胎搬运分析调控 模块和存 储数据库； 所述轮胎抓取搬运作业终端设置模块用于对轮胎抓取搬运作业进行抓取机器人和搬 运机器人设置； 所述机器人监测设备设置模块用于分别在抓取机器人和搬运机器人 上设置监测设备； 所述轮胎抓取过程分析调控模块用于由抓取机器人从轮胎运输流水线中对轮胎执行 抓取操作， 并对待抓取轮胎的抓取过程进行分析调控， 其中轮胎抓取过程分析调控模块包 括轮胎基本参数扫描单元、 机械手爪抓取位置调控单元、 机械手爪开合度调控单元和机械 手爪抓取力调控单 元； 所述轮胎放置过程调控模块用于由抓取机器人将抓取的轮胎放置在搬运机器人上， 并 对轮胎的放置过程进行分析调控； 所述轮胎搬运分析调控模块用于获取轮胎的目标搬运位置， 进而规划搬运路径， 由搬 运机器人按照规划的搬运路径将轮胎搬运到目标 搬运位置。 所述存储数据库用于存储机械手爪的最大开合度， 存储单位轮胎重量对应的标准抓取 力， 存储搬运机器人底部中心到搬运机器人待停放区域的中心垂直距离， 存储搬运机器人 停放位置的标准贴合度， 并存 储搬运机器人的核载重量和搬运机器人的核载高度。 2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的工业机器人自动 化作业智能分析调 控系 统， 其特征在于： 所述分别在抓取机器人和搬运机器人上设置监测设备对应的具体设置方 式为： 在抓取机器人上设置的监测设备包括扫描仪、 压力 传感器和 第一测距传感器， 其中扫 描仪设置在抓取机器人 的机械臂上， 用于扫描待抓取 的轮胎， 压力传感器设置在抓取机器 人的机械手爪上， 用于机械手爪闭合作业时测 量每个手爪的受力， 第一测距传感器设置在 抓取机器人 的机械手爪上， 用于测 量轮胎直径； 在搬运机器人上设置的监测设备包括重量 传感器、 第二测距传感器和第三测距传感器， 其中重量传感器设置在搬运机器人的机身处， 用于测量搬运机器上已放置的轮胎重量， 第二测距传感器设置在搬运机器人底部中心点， 用于测量搬运机器人底部中心到搬运机器人待停 放区域的中心距离， 第三测距传感器搬运 机器人的机身平面上， 用于测量搬运机器人 上已放置轮胎的高度。 3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的工业机器人自动 化作业智能分析调 控系 统， 其特征在于： 所述轮胎基本参数扫描单元用于利用抓取机器人上扫描仪对运输流水线 中的待抓取轮胎进行扫描操作， 并且根据扫描结果获取待抓取轮胎的基本参数， 其中基本 参数包括外直径、 内直径和宽度。 4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的工业机器人自动 化作业智能分析调 控系 统， 其特征在于： 所述机械手爪抓取位置调控单元用于利用抓取机器人 的机械手爪上设置 的第一测距传感器进行待抓取轮胎的抓取位置调控， 其具体调节步骤如下： A1:通过抓取机器人的机械臂控制机械手爪朝下， 使得第一测距传感器朝向待抓取轮 胎； A2:由抓取机器人的机械臂控制机械手爪由待抓取轮胎的一侧上方沿待抓取轮胎面径 向水平运动至轮胎另一侧的上方， 使得第一测距传感器检测到两侧的距离， 并标记运动轨 迹；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115026830 A 2A3:将检测到的两侧距离与待抓取轮胎的外直径相比， 如果两侧的距离与待抓取轮胎 的外直径相等， 取运动轨 迹中心位置， 并标记为轮胎圆心； A4:由抓取机器人的机械臂控制机械手爪运行到待抓取轮胎圆心正上方， 开始进行机 械手爪开 合度调控。 5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的工业机器人自动 化作业智能分析调 控系 统， 其特征在于： 所述机械手爪开合度调控单元用于根据待抓取轮胎的基本参数调控抓取 机器人对应机 械手爪的开 合度， 其具体步骤如下： 步骤一： 从待抓取轮胎的基本参数中提取外直径， 并记为D； 步骤二： 利用待抓取轮胎的外直径计算抓取机器人的机械手爪对应的需求开合度， 其 计算公式为 其中ω表示机 械手爪对应的需求 开合度， π表示圆周率， D ′表 示机械手爪和待抓取轮胎预留的最小间隔值； 步骤三： 从存储数据库中提取机械手爪的最大开合度， 并将其与机械手爪对应的需求 开合度相比， 若机械手爪的最大开合度大于或等于机械手爪对应的需求开合度， 则调控机 械手爪开合至机械手爪对应的需求开合度； 若机械手爪的最大开合度小于机械手爪对应的 需求开合度， 则机械手爪不调节开合度， 让该待抓取轮胎随传送带运行到传送带末端掉入 集中处理箱。 6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的工业机器人自动 化作业智能分析调 控系 统， 其特征在于： 所述机械手爪抓取力调控单元用于 分析待抓取轮胎的重量， 并以此调控抓 取机器人对应机 械手爪的抓取力， 其具体调节方法如下： B1:根据待抓取轮胎的基本参数计算待抓取轮胎的重量， 待抓取轮胎的重量计算公式 为 其中G表示待抓取轮胎的重量， ρ 表示待抓取轮胎的密度因子， π表 示圆周率， D表示待抓取轮胎的外直径， d表示待抓取轮胎的内直径； B2:从存储数据库中提取 单位轮胎重量对应的标准 抓取力， 记为f； B3:根据待抓取轮胎的重量和单位轮胎重量对应的标准抓取力计算待抓取轮胎 所需的 抓取力， 其计算公式为F＝Gf,其中F表示待抓取轮胎所需的抓取力； B4:根据每个机械爪手上的压力传感器测量的抓取力， 调 节每个机械爪手的抓取力， 使 每个机械爪手的抓取力都达 到待抓取轮胎所需的抓取力。 7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的工业机器人自动 化作业智能分析调 控系 统， 其特征在于： 所述轮胎放置过程调控模块包括搬运机器人停 放位置调控单元， 用于利用 搬运机器人底部中心 点的第二测距传感器测量值进行搬运机器人停 放位置调节， 其具体调 节方法如下： C1:由第二测距传感器测量搬运机器人底部中心点到搬运机器人停放位置的中心距 离， 记为L； C2:从存储数据库中提取搬运机器人底部中心到搬运机器人待停放区域的中心垂直距 离， 记为L0； C3:根据测量的搬运机器人底部 中心到搬运机器人待停放区域的中心距离和搬运机器 人底部中心到搬运机器人待停放区域的中心垂 直距离计算搬运机器人停 放位置的贴合度，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115026830 A 3