基于機器視覺的雙工業機器人協調作業分析

鄒旦

摘要：由于現代社會當中的科技水平迅捷的發展速度，帶領著與科技相關的各個領域的不斷發展，更新換代迅速，機器人也是其中一項。機器人從之前傳統的方向以及想各個領域進行拓展，本文主要論述的是其中的視覺機器人。那么將雙視覺機器人使用到工業當中，它們是怎樣進行協調運行？如何開展工作的呢？本文主要對這一問題展開了分析探究，首先是對視覺體系進行了論述，然后再對它在進行協調工作期間的任務描述、策略探究。

關鍵詞：機器視覺；雙工業；機器人；協調作業；分析

機器人在進行發展期間的智能化程度，對于工業的發展產生著巨大的影響，傳統意義上的機器人只可以在嚴格進行定義之下的構造化的環境內，將預先指定的動作或者是指令進行嚴格的執行，不具備對外界的環境進行感知以及應變方面的能力，在很大程度上制約了機器人的使用。借助于機器人的視覺把控，不用提前對工業當中的機器人，在其運動軌跡實施示教，甚至是離線編程，能夠節省編程工作的時間，提升生產效率以及加工質量。

一、機器人視覺定位系統

（一）構成

（1）攝像機體系：它是單一的攝像機還有計算機（涵蓋了圖像采集卡）構成，對于視覺圖像進行的收集以及機器在視覺方面的計算方式。針對現在這個領域的技術發展水準而言，數字相機是一項相對而言對較為合適的選擇，它當中的維視圖像的MVEM/E這個體系提供給工業使用的相機，供給了大量接口的研發包的函數，其中的分辨率以及幀率等方面覆蓋面積巨大，使用期間，它的通用性以及穩定性相對優質。[1]

（2）把控體系：它是計算機還有把控箱構成的，其目的是把控機器人終端的實際所在區域。通過CCD攝像機對于機器人進行的工作區域實施拍攝工作，計算機經過對于圖像采取的識別方式，將跟蹤獲取的特征提取出來，實時參數的識別以及計算工作，經過反向的運動學進行計算求解，可以獲得機器人所有關節部位存在偏差的數值，最后一個步驟是把控精密度極高的終端進行執行的部門，將機器人所處的位置進行調節。

（二）工作原理

第一，利用CCD攝像機（其中涵蓋鏡頭等進行圖像采集的裝置）把收集到的視頻信號傳輸至計算機當中，在經過專業的軟件對這部分信號實施快速的處理。其具體流程如下：選擇被跟蹤物體的某一部分圖像，此環節的工作等同于進行離線學習，在此圖像之中建立起一個坐標系，還有訓練體系自主的查找被跟蹤物體。學習完成以后，相機會持續不斷的進行圖像收集，將被跟蹤物體的特征進行提取，隨后開展參數的識別以及計算，再經過反向的運動學進行計算求解，可以獲得機器人所有關節部位的既定數值，最后一個步驟是把控精密度極高的終端進行執行的部門，將機器人所處的位置進行調節。視覺定位體系的軟件在工作期間的具體流程如下圖所示。

視覺定位體系軟件在工作期間的流程圖

（三）在區域位置進行匹配的前提條件下開展工作

視覺定位體系將基于區域的匹配和形狀特征識別結合，實時參數的識別以及計算，可以快速精準地辨識出物體特征的邊界與中心，機器人把控體系經過反向的運動學進行計算求解，獲取了機器人所有關節部分存在的轉角偏差數值，最后把控精密度極高的終端進行執行的部門，將機器人所處的位置進行調節，用此方式將這部分偏差剔除。[2]

二、雙工業當中的機器人在進行協調工作期間的任務描述、策略探究

普遍來講的話，兩個在工業當中使用的機器人在進行協調工作期間，會發生如下的兩種狀況：首先，在兩個工業當中使用的機器人工具坐標系的初始位置（Tool Center Point，TCP）之間，不進行相對移動的狀態下從事工作；其次，兩個在工業當中使用的機器人可以經過合作，共同將TCP之間存在的相對進行移動、能夠進行描述的移動的協調工作完成好。

（一）任務描述

如果雙工業當中的機器人在進行協調工作的對象，其特征已被獲知，具備準確的位姿。雙工業當中的機器人在進行協調工作的任務的含義為：在進行工作期間，經過某些制約的基礎要求，在兩個不同的機器人之間建立起一個相對進行運行的軌道聯系，獲知每個機器人的位姿，隨后再將此位姿反饋給每個機器人，再經過對機器人進行把控的機器獲取這部分信息。按照這個信號對于這兩個機器人的運行軌道實施調節，達成對于雙工業當中的機器人在進行工作期間的協調。

（二）策略探究

因為FS03N這個型號的在工業當中進行使用的機器人體系配備了把控器這一設備，把控器的作用是可以在機器人的關節部位進行反饋的前提條件下，對于兩個機器人之間的協調工作進行把控。使用的策略是對于主要的機器人（master robot），還有次要的機器人（slave robot）進行把控，其實際內涵就是將兩個機器人依照主要還有次要的方式進行區分。[4]其第一步要做的是建立一個體系——C空間，然后再按照被跟蹤物體進行移動的軌跡，對于主要的機器人進行移動的軌跡實施確定之后，用兩個機器人之間存在的在安裝期間的聯系，同兩個機器人TCB之間進行的從相對的方向進行運動的軌跡，將次要的機器人進行移動的軌跡確定出來。

三、結語

在工業領域使用兩個視覺方面的機器人，同時要讓其進行協調運行，這是一項科技發展所帶來的創新應用，因此，科技的發展對于它的使用發揮著極為重要的推動作用。而這項技術的應用，同樣也為工業領域的發展起到了巨大的推動作用，讓其可以進行更深一步的開創以及實驗，為工業領域的發展帶來了全新的科技支持。由此可得，對于此項科技在實際應用當中的不斷進行優化處理，必將引發全新的工業改革。

參考文獻：

[1]栗俊艷，米月琴，弓靖，等.一種基于機器視覺的工業機器人分揀系統[J].電子科技，2016，29（1）：105107.