基于樹莓派的機械臂視覺抓取系統設計

吳蓬勃，張金燕，張冰玉，王拓

（1.石家莊郵電職業技術學院，河北石家莊，050021； 2. 河北工程技術學院，河北石家莊，050091）

0 引言

近年來，隨著電子商務的迅猛發展，快件處理量與日俱增，對快遞包裹配送的速度和準確性提出了更高的要求[1]?？爝f處理中心是快遞網絡關鍵節點，其普遍采用交叉帶式分揀機、AGV（Automated Guided Vehicle，簡稱AGV）分揀小車等自動化分揀裝備，目前主要依靠人工來完成分揀系統的供件動作，大大降低了分揀效率，增加了企業的人工成本。

隨著機械臂技術、計算機視覺技術的不斷成熟，通過視覺識別物體位置，采用機械臂進行抓取的智能視覺抓取系統逐漸被各大企業所重視。本文通過樹莓派、相機和四軸機械臂設計了一套簡潔、高效的機械臂視覺抓取系統，實現了物體的快速識別和抓取。

1 系統總體規劃

系統架構圖如圖1所示，整個系統模擬了快遞分揀機自動供件的場景，系統主要由四部分組成：樹莓派、四軸機械臂、USB相機和傳輸帶。樹莓派通過USB連接相機，進行圖像采集和快遞包裹識別，此處采用不同顏色的積木模擬不同的快遞包裹。此外，樹莓派通過串口連接四軸機械臂，進行機械臂運動控制和抓取控制；通過IO口連接傳輸帶步進電機，控制傳輸帶的運動。整個系統工作流程為：首先，樹莓派通過相機識別物體放置區域的積木位置；其次，通過機械臂手眼標定，將像素坐標轉換為機械臂坐標，控制機械臂抓取積木并搬運到傳送帶上，模擬機械臂抓取快遞包裹搬運到自動分揀設備上這一業務流程。……