光電技術(shù)讓機(jī)器人視覺和觸覺感應(yīng)簡(jiǎn)化任務(wù)
機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)(RoboticIndustriesAssociation)指出,從2003到2005年間,北美機(jī)器人工業(yè)以20%的平均年增長(zhǎng)率發(fā)展。在汽車市場(chǎng)需求疲軟以及外國廠商的壓力不斷增加的背景下,這一成就是如何取得的?成本的普遍降低 ..
不管是將攝像機(jī)固定,還是安裝在機(jī)器人上,所增加的成本都比使用一個(gè)特別的墊料或者其它方法來定位部件的成本要低得多。視覺系統(tǒng)還能帶來更高的靈活性,以處理同一條線上的不同部件,或者適應(yīng)部件的更替。由于成本上的原因,這樣的自動(dòng)疊板卸垛在幾年前根本無法實(shí)現(xiàn),而現(xiàn)在,有了視覺系統(tǒng),機(jī)器人方案可行了,也可以負(fù)擔(dān)得起了。 視覺系統(tǒng)給機(jī)器人使用帶來的另外一個(gè)益處,是降低了用來將部件呈送給機(jī)器人的傳送器的成本。在使用2D視覺系統(tǒng)之前,很多部件都必須在由托板傳送器傳送的固定托板上定位。即便是簡(jiǎn)單的托板傳送器成本也要3萬美金,而且成本還會(huì)隨著傳送器傳送距離的增長(zhǎng)而提高。有了2D視覺技術(shù),部件可以在相對(duì)便宜的帶式傳送器上進(jìn)行傳送。被操作員或者機(jī)器人放到傳送器上的部件接著會(huì)被傳送給機(jī)器人。當(dāng)安裝于傳送器末端的一個(gè)攝像機(jī)檢測(cè)到某個(gè)部件已被傳送到末端時(shí),傳送器會(huì)馬上停止。攝像機(jī)還會(huì)對(duì)部件進(jìn)行定位,以協(xié)助機(jī)器人將之摘取。 和用來在箱柜中從隔板上取走部件一樣,視覺系統(tǒng)在傳送帶上也可以協(xié)助機(jī)器人準(zhǔn)確定位并摘取大多數(shù)部件。 對(duì)定位同一平面放置的部件,2D視覺系統(tǒng)是完美的,但它也不是萬能的。在過去幾年里,已經(jīng)有三維視覺系統(tǒng)可以用來定位不在一個(gè)平面上的部件。比如,這些部件可能是彼此層疊的,但也可能隨著部件的疊起而兩端換位。此時(shí)2D圖像就不能提供足夠的信息來處理這種位移了。 一個(gè)已經(jīng)在實(shí)際使用中得到證明的簡(jiǎn)單方法是,在2D攝像機(jī)的基礎(chǔ)上再結(jié)合激光器光帶。在箱柜頂部安裝2D攝像機(jī)對(duì)部件進(jìn)行大致定位,并確認(rèn)下一個(gè)要選擇的部件。然后在機(jī)器人上安裝另一個(gè)攝像機(jī),并結(jié)合激光器。機(jī)器人移動(dòng)激光器和攝像機(jī)到另一個(gè)部件上方,接著,激光器會(huì)將附加準(zhǔn)心對(duì)準(zhǔn)部件上的某個(gè)目標(biāo)。部件上的這個(gè)目標(biāo)可以是一條邊、一個(gè)圓或者其它明顯標(biāo)志。通過簡(jiǎn)單的三角測(cè)量,攝像機(jī)就可以立體定位部件的位置和方向。 最高端的應(yīng)用是利用3D視覺系統(tǒng)來定位箱柜中任意方向的部件,但這顯然困難重重,比如,部件有可能彼此混雜在一起,而且,還要避開箱柜壁。 觸覺響應(yīng) 盡管視覺系統(tǒng)是機(jī)器人智能傳感器最通用的方法,卻不是唯一的方法。還有一種6度隨意力傳感器可用來給機(jī)器人提供觸覺響應(yīng)。在要求高精度的組裝中,力傳感器就會(huì)被用來引導(dǎo)力度合適的部件進(jìn)行插入操作,比如,將軸狀物插入到某個(gè)孔中。帶有力傳感器的機(jī)器人還可以用于更復(fù)雜的組裝任務(wù),比如將裝置插入到外殼。這個(gè)過程需 要非常準(zhǔn)確,并要經(jīng)過很多個(gè)步驟。經(jīng)過編程的機(jī)器人可以像真正的人一樣,前后移動(dòng)裝置,直到每一個(gè)步驟都完全符合。 在對(duì)一個(gè)復(fù)雜的部件進(jìn)行磨光時(shí)也可以使用力傳感器來提供觸覺響應(yīng)。 以前這是由特定的設(shè)備來進(jìn)行的,但是這些設(shè)備可能無法達(dá)到所要求的精確度。給機(jī)器人添加6D力傳感器,然后加上一個(gè)磨盤,機(jī)器人就可以在方向改變的情況下仍保持一個(gè)不變的力度,抵消了重力影響。 今后的方案 智能傳感器技術(shù)在各種領(lǐng)域機(jī)器人的成功運(yùn)用中起著至關(guān)重要的作用。隨著智能傳感器技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展,機(jī)器人在將來將擁有更多功能。盡管在進(jìn)行極其復(fù)雜的區(qū)別上沒有什么可以替代人腦這臺(tái)超級(jí)電腦,但過去那些曾被認(rèn)為不可能的應(yīng)用現(xiàn)在對(duì)于智能機(jī)器人已經(jīng)是“家常便飯”了。 |
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