導(dǎo)讀：當(dāng)我們談?wù)撊找鏌衢T的工業(yè)4.0、智能制造這些話題時，庫卡機器人驅(qū)動器維修，機器人是一個無論如何也繞不開的問題。機器人的智能化程度影響著整個工業(yè)演化的進(jìn)程，傳統(tǒng)的機器人僅能在嚴(yán)格定義的結(jié)構(gòu)化環(huán)境中執(zhí)行預(yù)定指令動作...
缺乏對環(huán)境的感知與應(yīng)變能力，這極大地限制了機器人的應(yīng)用。利用機器人的視覺控制，不需要預(yù)先對工業(yè)機器人的運動軌跡進(jìn)行示教或離線編程，可節(jié)約大量的編程時間，提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。這就是我們標(biāo)題中提到的，基于機器視覺的工業(yè)機器人定位技術(shù)。這一技術(shù)在國內(nèi)最早被應(yīng)用于焊接機器人對焊縫的跟蹤，而維視圖像的視覺采集設(shè)備及圖像處理軟件，成為行業(yè)內(nèi)視覺引導(dǎo)的先驅(qū)和首選。
典型的機器人視覺定位系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，在關(guān)節(jié)型機器人末端安裝單個攝像機，使工件能完全出現(xiàn)在攝像機的圖像中。系統(tǒng)包括攝像機系統(tǒng)和控制系統(tǒng)：
(1)攝像機系統(tǒng)：由單個攝像機和計算機(包括圖像采集卡)組成，負(fù)責(zé)視覺圖像的采集和機器視覺算法。就目前行業(yè)技術(shù)發(fā)展水平來說，數(shù)字相機是比較理想的選擇，其中維視圖像的MV-EM/E系列工業(yè)相機提供了接口豐富的開發(fā)包函數(shù)，分辨率、幀率等覆蓋面廣，通用性及穩(wěn)定性好，所以是我們推薦的首要選擇。
(2)控制系統(tǒng)：由計算機和控制箱組成，用來控制機器人末端的實際位置。經(jīng)CCD攝像機對工作區(qū)進(jìn)行拍攝，計算機通過圖像識別方法，提取跟蹤特征，進(jìn)行數(shù)據(jù)識別和計算，通過逆運動學(xué)求解得到機器人各關(guān)節(jié)位置誤差值，最后控制高精度的末端執(zhí)行機構(gòu)，調(diào)整機器人的位姿。
圖1機器人視覺定位系統(tǒng)組成
下面我們來詳細(xì)的解析一下視覺引導(dǎo)機器人的工作原理。首先，使用CCD攝像機(包括鏡頭等圖像采集設(shè)備)將視頻信號輸入計算機，并通過軟件對其快速處理。處理的過程是這樣的：選取被跟蹤物體的局部圖像，該步驟相當(dāng)于離線學(xué)習(xí)的過程，在圖像中建立坐標(biāo)系以及訓(xùn)練系統(tǒng)尋找跟蹤物。學(xué)習(xí)結(jié)束后，相機不停地采集圖像，提取跟蹤特征，機器人維修，進(jìn)行數(shù)據(jù)識別和計算，通過逆運動學(xué)求解得到機器人各關(guān)節(jié)位置給定值，KUKA機器人示教器維修，最后控制高精度的末端執(zhí)行機構(gòu)，調(diào)整機器人的位姿。工作流程如下圖所示。
視覺定位系統(tǒng)軟件流程圖
這樣，視覺定位系統(tǒng)將基于區(qū)域的匹配和形狀特征識別結(jié)合，進(jìn)行數(shù)據(jù)識別和計算，能夠快速準(zhǔn)確地識別出物體特征的邊界與中心，機器人控制系統(tǒng)通過逆運動學(xué)求解得到機器人各關(guān)節(jié)位置的轉(zhuǎn)角誤差，最后控制高精度的末端執(zhí)行機構(gòu)，調(diào)整機器人的位姿以消除此誤差。從而解決了機器人末端實際位置與期望位置相距較遠(yuǎn)的問題，改善了傳統(tǒng)機器人的定位精度。