機器人與視覺(jué)系統的深度融合,賦予機器人 “眼睛” 和 “大腦”,使其從 “程序化執行工具” 升J為具備環(huán)境感知、自主決策能力的智能體。這種組合不僅提升了機器人在復雜場(chǎng)景中的適應性,更推動(dòng)了工業(yè)自動(dòng)化、醫療、物流等領(lǐng)域向柔性化、智能化轉型(圖 44)。目前主流的機器視覺(jué)方式分為 2D視覺(jué)和 3D 視覺(jué)兩大類(lèi)。2D 技術(shù)起步較早,技術(shù)和應用也相對成熟。相較于 2D 視覺(jué),3D 視覺(jué)更接近人眼,其核心在于對 3D 幾何數據的采集和利用,在傳統的圖像顏色信息外增加了空間維度,可獲取物體的深度信息,實(shí)現多維度定位識別。
在實(shí)際應用中機器人+視覺(jué)可實(shí)現多場(chǎng)景技術(shù)突破。手眼協(xié)調(Eye-in-Hand):將相機安裝于協(xié)作機械臂末端,通過(guò)動(dòng)態(tài)校準算法(如 Tsai 標定法)消除運動(dòng)誤差,實(shí)現 “移動(dòng)中實(shí)時(shí)定位”;例如,華沿機器人(HUAYAN)激光焊接系統采用手眼視覺(jué),可在機械臂移動(dòng)時(shí)跟蹤焊縫偏差并實(shí)時(shí)調整,焊接合格率大幅提升。多相機協(xié)同:在汽車(chē)總裝場(chǎng)景部署多臺視覺(jué)相機,從不同角度掃描車(chē)身姿態(tài),機器人根據融合數據調整裝配力度,大幅降低車(chē)門(mén)安裝間隙誤差。
未來(lái)將有越來(lái)越多的協(xié)作機器人搭載視覺(jué)系統以滿(mǎn)足工廠(chǎng)柔性化、智能化的生產(chǎn)需求。
協(xié)作機器人在市場(chǎng)上的成功應用, 有助于提高人們對機器人技術(shù)的認知度和接受度,為人形機器人的市場(chǎng)推廣打下基礎;一些為人形機器人研發(fā)的高性能傳感器和輕量化材料,可能會(huì )逐漸應用到協(xié)作機器人中,提高協(xié)作機器人的性能和競爭力
工作站必須設置各種傳感器,當人員無(wú)故進(jìn)入防護區時(shí),立即使工作站中的各種運動(dòng)設備停止工作;或機器人及其周邊設備必須在降速條件下啟動(dòng)運轉
機器人手腕所能抓取的質(zhì)量是機器人一個(gè)重要性能指標;機器人的名義工作空間是機器人的另 一 個(gè)重要性能指標;自由度是否可以在作業(yè)范圍內滿(mǎn)足作業(yè)的姿態(tài)要求
固定路徑導引方式是在預定行駛路徑上設置導引用的信息媒介物,機器人在行駛過(guò)程中實(shí)時(shí)檢測信息媒介物的信息而得到導引;自由路徑導引方式是在A(yíng)GV上儲存著(zhù)行駛區域布局上的尺寸坐標,通過(guò)一定的方法識別車(chē)體的當前方位
AGV控制器是處理器核心;驅動(dòng)系統集成了行駛與轉向兩個(gè)單元;導航系統結構緊湊、使用簡(jiǎn)單、導航范圍寬、導航精度高;自動(dòng)充電系統可快速補充損失的電量
裝配機器人由主體、驅動(dòng)系統和控制系統三個(gè)基本部分組成,有3~6個(gè)運動(dòng)自由度,其中腕部通常有1~3個(gè) 運動(dòng)自由度,零件供給裝置主要有給料器和托盤(pán)等
移動(dòng)機器人系統模型目前可分為運動(dòng)學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)模型兩大類(lèi),兩種情況下機器人運 動(dòng)控制有不同的控制變量;以四輪機器人為例,其中后面兩輪是d立驅動(dòng)輪,前面兩輪是萬(wàn)向輪
傳動(dòng)機構用來(lái)把驅動(dòng)器的運動(dòng)傳遞到關(guān)節和動(dòng)作部位。機器人常用的傳動(dòng)機構有絲杠傳動(dòng)機構、齒輪傳動(dòng)機構、螺旋傳動(dòng)機構、帶及鏈傳動(dòng)、連桿及凸輪傳動(dòng)
移動(dòng)機器人的移動(dòng)機構形式主要有:車(chē)輪式移動(dòng)機構;履帶式移動(dòng)機構;腿足式移動(dòng)機構。此外,還有步進(jìn)式移動(dòng)機構、蠕動(dòng)式移動(dòng)機構、混合式移動(dòng)機構和蛇行式移動(dòng)機構等
自由度是指機器人所具有的獨立坐標軸運動(dòng)的數目,可能少于6個(gè)自由度,也可能多于6個(gè)自由度;機器人精度包括定位精度和重復定位精度,取決于定位方式,運動(dòng)速度,控制方式、臂部剛度,驅動(dòng)方式、緩沖方法等因素
機器人的驅動(dòng)方式主要 有液壓、氣壓、電氣,以及新型驅動(dòng)方式;可以進(jìn)行機械結構系統的設計;機器人運動(dòng)形式或移動(dòng)機構的選擇;傳動(dòng)系統設計有常見(jiàn)的齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)
內傳感器常在控制系統中,用作反饋元件,檢測機器人自身的狀態(tài)參數;外傳感器主要用來(lái)測量機器人周邊環(huán)境參數,也可以用來(lái)檢測障礙物