機器人視覺識別抓取物件

劉亮

【摘? 要】隨著現代化科學技術水平的不斷提升，相關的科技產物逐漸進入更大的應用市場。先進的智能化機器、自動控制技術在工業領域的應用不僅解放了勞動力，還推進了工業化生產的進程。論文為促進機器人在產業中的自動化升級，對其視覺識別技術的概念、特征以及實際應用意義進行闡述，將機器人視覺識別系統涉及的技術進行說明，評釋機器人視覺識別的實際效用。

【Abstract】With the continuous improvement of the level of modern science and technology， related scientific and technological products have gradually entered a larger application market. The application of advanced intelligent machine and automatic control technology in industrial field not only liberated labor force， but also promoted the process of industrial production. In order to promote the automation upgrading of robot in the industry， this paper expounds the concept， characteristics and practical application significance of its visual recognition technology， describes the technologies involved in the robot visual recognition system， and evaluates the actual utility of robot visual recognition.

【關鍵詞】視覺識別;定位抓取;智能機器人;工業生產

【Keywords】visual recognition; positioning grasping; intelligent robot; industrial production

【中圖分類號】TP242? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）12-0180-02

1 引言

智能機器人代表依照特定程序代碼進行工作的生產工具，其先進性的應用技術在現代化工業生產過程中起著決定性作用，是現代化工業生產發展的主要推動力。目前，工業生產任務對于生產線的柔性與自動化水平不斷提出更高要求，功能單一機器人已經逐漸喪失市場競爭力。因此，為提升機器人應對復雜、精準的生產作業的能力，就需要對機器人的網絡化、自動化、智能化水平進行提升，通過提升機器人的多功能水平來提高其實際性能。將視覺識別技術與機器人的設計相結合，優化機器人物件識別與抓取的技術，并將此技術引入工業生產流程，提高生產作業的效率，推進整體工業技術與生產能力的進步。

2 機器人視覺識別抓取技術概述

2.1 機器視覺概念

機器人視覺識別能夠代替人眼，對探測物體進行數據采集、測量及判斷，以此保證機器人程序對物體相關數據測算及判斷的準確性。機器人視覺識別技術作為多功能綜合技術，通過攝像機對物體表面進行圖像采集，之后通過系統分析，將數據結論反饋給相關管理人員，提升作業生產效率。

2.2 機器視覺特性

機器人視覺識別技術被廣泛應用于工作生產的原因如下：首先，機器人識別具有靈活性。機器人視覺識別技術不僅能夠輔助采集物體圖像，還能夠將圖像信息進行分析及處理，滿足了工業生產流程的多樣化、靈活性需求。其次，機器人識別具有準確性。機器人視覺識別技術的準確性是其完成復雜工序的基本條件，在實際生產過程中，工人難以應對批量化的高技術生產任務，而機器人視覺識別技術則能夠利用自身的精準化操作代替人工操作。最后，機器人識別具有廉價性。信息技術的普及與計算機處理器價格的下降，使依靠信息與計算機系統的機器視覺識別技術的應用成本隨之下降，為智能化技術的廣泛應用提供基礎條件[1]。

3 機器人視覺識別抓取技術分析

3.1 圖像處理技術

圖像處理技術包括三種：首先，灰度處理技術。通過將彩色圖像進行灰度處理，能夠將圖像轉變成由黑白構成的灰度圖像，以此突顯圖中信息，減少計算機系統的任務量。灰度圖像處理技術并不會將彩色圖像的清晰度減弱，因此，通過灰度圖像來讀取物件信息是可行的。其次，濾波處理技術。將物件圖像進行濾波處理，能夠將圖像中的噪點進行減弱，顯現出其他關鍵的信息點，保證圖像的有效性。攝像機采集的圖像中通常會存在噪點，這些噪點會直接影響成片的質量，因此，必須對圖片進行濾波處理，控制由圖像產生的抓取誤差。最后，二值化處理技術。通過二值化處理，能夠將圖像中的像素點灰度值規定成0或255，使圖像的灰度值是統一的，通過對圖像像素點灰度值的簡化，來減少系統的數據處理量。在進行圖像的二值化處理過程中，必須將閾值進行合理設定，只有保證閾值的正確性，才能發揮二值化處理技術的效用。

3.2 三維定位技術

決定機器人視覺識別精準抓取效果的重要原因就是其三維定位技術，因此，工業生產更加重視機器人視覺識別系統中的三維定位技術的發展。雙目立體視覺系統是三維定位技術開展工作的主要依據，此系統可以根據物件的三維坐標來建立一個三維坐標系，以此提升系統的準確性。相較于二維定位技術，三維定位技術不僅能夠提供先進性的工業生產基礎，還能夠參照不同的場景，對坐標系進行調整，完全匹配工業生產需求。

目前，工業生產流程復雜多變，三維定位系統的應用可以將物件的三維信息進行視覺識別，利用圖像坐標軸與現實坐標軸的相互轉變來獲取目標物件的位置信息，使機器人對于目標物件的抓取更加精準。此外，三維定位技術還可以將圖像坐標軸與現實坐標軸的轉變進行調整，實現對不同規格目標的識別與抓取，滿足工業生產任務中對精準定位的需求。

3.3 自動抓取技術

機器人視覺識別的基礎任務就是將物件準確抓取，而自動抓取技術就是機器人視覺識別工作系統中的基礎技術。機器人應用自動抓取技術是建立在圖像處理技術與三維定位技術上。圖像處理技術為抓取工作提供物件的圖像信息，三維定位技術為抓取工作提供物件的坐標信息，在系統中整合完所有的信息，才能利用自動抓取技術進行工作。

相較于傳統的機器人抓取技術而言，先進性的自動化抓取技術具備便捷、快速的特點。由于自動抓取技術不需要頻繁調整機器人的位置，從而減輕了管理人員的工作量。同時，應用自動抓取技術所需的費用較少，對機器人產生的磨損較輕，有效地控制了生產作業的成本。此外，自動抓取技術的便捷化應用提升了機器人的自主性工作水平，提高了機器人視覺識別與抓取工作的效率。

4 機器人視覺識別抓取技術的應用

4.1 產品組裝

合理開發機器人視覺識別抓取技術，在抓取流程中不斷調整優化，并應用于產品的組裝，可以有效提高產品的組裝速度。完成產品組裝需要依靠機器人視覺識別與抓取系統中的攝像頭與手臂共同作業，兩部分相互配合、相互協作，利用機器人完成難度較高的組裝任務，能夠直接減輕人工的壓力，控制組裝工作所產生的費用。產品組裝前，需要把物件的大小、尺寸等信息進行系統傳輸，之后再由系統對信息進行處理與存儲。產品組裝過程中，機器人利用攝像機對物件進行識別，然后利用機器人手臂設備對物件進行抓取。如果在組裝過程中，物件的零件或其他組成結構出現變化，只需要管理人通過系統進行調整，這樣就可以將管理人員的精力投放于其他重要的工作。機器人視覺識別與抓取技術不僅能夠應用于靜態物件中，還能夠對動態物件進行及時抓取，即機器人系統能夠配以傳送履帶協同工作，提高工業產品的組裝效率。

4.2 物件分揀

機器人視覺識別與抓取技術能夠用以物件的分揀，高效、準確地將不合格物件進行篩除，進一步提升工業生產水平，機器人的視覺識別與抓取技術在物件分揀過程中的應用主要分為三個步驟：首先，圖像采集。此步驟需要機器人通過攝像機將物件的圖像傳輸至系統中。其次，圖像處理。通過一系列圖像處理技術提升圖像的清晰度，保證圖中信息的準確性。最后，物件抓取。機器人通過識別，判定出物件的信息與狀態，并將物件分揀至不同位置，去掉已經損壞的物件，提升工業生產分揀速度。機器人只有通過視覺識別技術才能夠對物件進行分揀，對不完整物件進行判別。因此，在物件分揀過程中，管理人員的主要工作就是將物件圖片及信息傳輸至機器人系統中，在保證生產效率的同時，提升物件分類處理的準確性。

4.3 工業生產線

機器人視覺識別與抓取技術在工業生產線中的應用能夠有效提高工廠生產的自動化水平。工業生產線中包含了多種復雜工序，不同行業的生產線也具備不同的生產特點，以汽車生產線為例，工序包括焊接、沖壓、涂裝等。焊接生產線中的技術難點是焊點的查找與確定，只有保證焊點的精準性，才能使焊接處牢固可靠。通過機器視覺識別與抓取技術對焊點進行明確，之后再通過機器人進行焊接，不僅使焊點的查找更加快速高效，還能保證焊接的牢固與穩定。此外，機器人視覺識別與抓取還可以應用在涂裝工序中，利用抓取系統對噴涂位置進行定位，之后利用機器人進行漆料噴灑，在簡化工序的同時，減少人力、材料的浪費。

5 結語

現代化的機器人系統設計需要將視覺識別技術與抓取技術進行有機結合，使自動化水平的提升成為工業生產中的主要驅動力。基于技術的不斷完善與優化，擴大機器人視覺識別抓取技術的應用范圍，在保證機器人正常運行的同時，不斷深化對機器人視覺識別抓取功能的探索，努力提升工業生產水平，推動工業現代化的進步與發展。

【參考文獻】

【1】鄭振峰.基于機器視覺運用于工業機器人抓取技術的研究[J].南方農機，2020，51（15）：46-47+52.