基于機器視覺的工業機器人抓取系統的研究

鄭振峰 邱燕 屈寶鵬 劉沛靜 王古森

摘要：工業機器人的出現加快了工業生產的效率，大大提高了工廠的生產力，工人只需操控工業機器人就可以保證產品的質量。因此本文將對于基于機器視覺的工業機器人抓取系統的研究做出一定的探討。

關鍵詞：機器視覺;工業機器人，抓取系統

隨著人工智能AI的產生和發展，相信不久的未來會應用到各個領域中，如今人工智能已經滲透到工業領域中，大部分的工廠現在已經逐漸用工業機器人代替人工勞動力，越來越多的企業已經懂得去運用機器視覺技術來完成工業機器人的抓取系統的實施，本文將循序漸進的對這一系統展開研究。

1機器視覺技術的具體情況

機器視覺歸根結底就是一種利用光學制造出來的精密儀器，一旦有物體過來，例如工廠需要制造加工的產品通過流水線過來的時候，就會被機器視覺中的光源捕捉到，光源會將該產品的狀態根據光學的反射原理，經過一系列的反射，將捕捉到的信息傳遞給內部的光學傳感器，根據物理的知識可以分析出，此刻光學傳感器針對此現象做出反應，于是觸發內部開關，使得攝像頭發揮作用。攝像頭及時對產品當時的具體情況進行拍攝，這和我們平時高速上測量是否會超速的光電門是一個原理，攝像頭會飛速的捕捉要加工產品的及時情況，是一個一瞬間的事，特別快，一眨眼就能完成這一系列的操作。然后會將這些照片一一的傳輸給系統的軟硬件進行圖像的采集處理，這是一個把光信號轉換成圖像，再把圖像轉換成為可供計算機分析的電信號的過程。此時計算機接受到電信號之后會對于所得到的電信號進行分析計算，計算機已經被編好了對應的計算程序，進行一系列復雜的計算后，會將結果反饋給控制臺接收程序，進行控制機器人來針對產品的具體情況實施具體且對應的操作[1]。由此就達成了控制機器人精準迅速的對產品的情況進行反應，工業機器人有了機器視覺就好比雄鷹有了明亮且開闊的視野，就會讓工業機器人不會顯得那么笨重，由此可見機器視覺技術在目前工廠的實際運作中是有多么的重要。

2工業機器人技術的應用

機器人通過電纜和變壓器進行供電，工廠通過對機器人控制器進行焊接操作的復雜編程后，機器人控制器會把信息傳遞給機器人的控制柜，同時還有液壓或者動力裝置為機器人補充能源和動力，支持機器人完成一系列復雜的操作，控制柜做出應答，會根據編程具體的情況來實行機器人手臂的扭轉或者機器人肩部的旋轉以及機器人肘部伸長，以此來實現機器人手腕的俯仰或者轉動甚至偏轉。機器人工作時間長了進行機械運動會產生大量熱，長時間工作的情況下對機器人的損害十分大，考慮到這一因素，就對焊接機器人安裝了水冷機，會進行不定時的制冷，有效的防止了機器人的損耗。就這樣通過編程器帶動控制器，控制器帶動定時器傳遞給控制柜控制機器人使用焊鉗進行焊接工作，編程之前會進行細致入微的計算，保證每次焊接都是無縫銜接，沒有任何縫隙。工業機器人完成工業活動十分出色，工廠應用起來得心應手，所以工廠會在市面上引進一大批工業機器人，十分有利于工廠的效益，工業機器人技術的應用有效地使工廠的活動變得簡單化，方便化。

3工業機器人抓取系統的介紹

脫離了機器視覺的抓取系統是非常容易出錯的，假如給工業機器人賦予人一樣的生命，那么工業機器人的抓取系統就是它的感官，編程語言就是機器人的判斷力，是機器人的大腦，而擁有了感官判斷力還遠遠不夠，還需要機器視覺作為視力保駕護航。工業機器人抓取系統還會利用計算機來完成對所需要產品進行分析和排查，方便人工的管理，這個抓取系統的管理分為兩種，一種是人為的移動機器人進行抓取物件，這樣顯得十分笨重，還有就是人們通過計算機進行編程設計，來完成操縱機器人抓取物件的目的，最終檢驗抓取的結果是不是我們想要的產品[2]。為了保證高精度、準確的抓取，我們采用了空間直角坐標系來確定傳送帶上產品的具體方位，做到鎖定好產品的方位，此時再依靠我們之前提到的機器視覺技術對產品的瞬時速度進行拍攝，分析產品的移動方位，再配合計算機完成一系列復雜的運算，計算機不但會算出產品的精確移動方位，還會根據編好的程序來測算出機器人爪的移動速度和方位，才會完成爪和產品同一時間到達同一位置，真正做到工業機器人的識別與抓取，工廠常常利用工業機器人的抓取系統來完成工業機器人的搬運，裝箱等操作，大大提高了生產效率和解放了工人的勞動力，可以減少工廠給工人的開資，選拔出優秀能干的工人留下，其余的可以嘗試降薪或者解聘，畢竟在工廠中生產力才是唯一標準。看似簡單的系統背后卻隱藏著無比復雜的計算和機器視覺技術，由此可見，工業機器人的抓取系統和機器視覺技術是密不可分的，只有以機器視覺技術為基礎的工業機器人抓取系統才會變得更加完善，使用起來更加靈活方便。

4基于機器視覺的工業機器人的研究前景

4.1機器視覺技術的前景

我們知道機器視覺技術的構造，它可以幫助工業機器人很好的識別目標，是工業機器人的視野，而工廠中光是依靠工人來完成這項工作雖然也可以辦到，但是做出的產品質量低下，對于產品精度的把握根本不夠，生產效率也十分低，于是利用機器視覺技術可以很好的解決這個問題，機器視覺技術配合工業機器人會在多個領域中出現，例如蛋糕的烘焙，從不同的東西中區分出想要的東西，即分揀物件，還可以對于人臉識別，醫療器械的加工等等。隨著時代的發展，人們對于物品的精細需求也變得更加迫切，于是機器視覺的產品也在逐漸變得小巧精細，由此可以看出機器視覺技術的前景十分良好，它是隨著時代的進步而進步，與時俱進的產物，擁有著廣闊的發展空間，于是乎我們的機器視覺技術和計算機一樣不斷的進行著更新換代，以此來配合工業機器人來完成人們所期待的產品，創造出滿足人們需要的產品，由此可見，機器視覺在我們生活中也是密不可分的關系，所以機器視覺的前景一片光明。

4.2基于機器視覺的工業機器人抓取系統的前景

根據經濟學的角度來分析基于機器視覺的工業機器人的前景，我們得出如果工廠里沒有采用基于機器視覺的工業機器人的話，所付出的代價是十分慘重的，比如當人們需要一定數量的產品時，你制造出來并達到顧客對產品的滿意程度，顧客會心情愉悅，影響顧客的購買力，會增加顧客的購買欲望，想要更多優質的產品，可是光是靠工人的辛勤勞作根本就達不到顧客想要的指標，依靠于人眼不可能在產品加工的過程中把產品設計的如此精細，而且工人們長此以往的工作會產生疲憊感，也會影響所制作出來的產品的質量，甚至會產生產品制造時間的拖延，不但會生產效率差，而且還會使制造出來的產品的性能低，使工廠明明付出了大量的成本代價，換回的卻是低質量的產品，顧客不會購買，從而導致工廠利益的虧損，有些工廠的工作還含有大量風險，不適合工人去做，一旦工人出現了問題，工廠還要給醫療費和賠償金，這樣一來工廠就會面臨倒閉的危險[3]。但是由于基于機器視覺的工業機器人的應用到工廠里，就完美的解決了這個問題，工業機器人不會累，只要給工業機器人的控制程序中編好工業機器人要解決問題的程序，工業機器人不但會優秀的完成，而且會依照程序所給的步驟來完成，這樣一來制造出的產品就會高質量、高精度，能夠促進顧客購買力的提升，滿足顧客需求的同時還會提高他們的購買欲望，何樂而不為呢，而且還不用擔心工業機器人對產品加工的時候出現操作失誤的情況，有了機器視覺這項技術，工業機器人就能很好的識別要加工的產品并對產品進行一系列的反應操作，達到讓工廠和顧客都滿意的程度，由此看來，基于機器視覺的工業機器人的抓取系統前景非常樂觀。

5結語

本文就基于機器視覺的工業機器人抓取系統的研究進行了一系列的討論，機器視覺技術的基本構造實現了工業機器人抓取系統對于所要達到目標信息的采集和識別，使得工業機器人可以出色的完成編程好的各項工業活動，不論是機器視覺還是基于機器視覺的工業機器人抓取系統的應用前景十分廣泛，起著關鍵且舉足輕重的作用。

參考文獻：

[1]徐博凡，趙華東，薛文凱，等.基于視覺引導的FANUC機器人抓取系統研究[J].組合機床與自動化加工技術，2018（07）：116-119.

[2]郝衛東，苗國強，魏堯，等.激光測量機器人數據同步采集系統設計[J].組合機床與自動化加工技術，2018，（07）：122-125+130.

[3]張馳，廖華麗，周軍.基于單目視覺的工業機器人智能抓取系統設計[J].機電工程，2018（03）：283-287.