最新3、工业机器人的环境感觉技术资料教学讲义ppt课件.ppt

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1、3、工业机器人的环境感觉技术资料3.1工业机器人的视觉3.1.1视觉系统的硬件组成视觉系统可以分为图像输入(获取)、图像处理、图像理解、图像存储和图像输出几个部分(见图4.1)。实际系统可以根据需要选择其中的若干部件。图4.1视觉系统的硬件组成3.计算机由视觉传感器得到的图像信息要由计算机存储和处理,根据各种目的输出处理后的结果。20世纪80年代以前,由于微计算机的内存量小,内存的价格高,因此往往另加一个图像存储器来储存图像数据。现在,除了某些大规模视觉系统之外,一般都使用微计算机或小型机。除了通过显示器显示图

2、形之外,还可以用打印机或绘图仪输出图像，且使用转换精度为8位A/D转换器就可以了。但由于数据量大,要求转换速度快,目前已在使用100MB以上的8位A／D转换芯片。4.图像处理机一般计算机都是串行运算的,要处理二维图像很费时间。在要求较高的场合,可以设置一种专用的图像处理机,以便缩短计算时间。图像处理只是对图像数据做了一些简单、重复的预处理,数据进入计算机后,还要进行各种运算。3.1.2机器人视觉的应用1.弧焊过程中焊枪对焊缝的自动对中图4.2所示为具有视觉焊缝对中的弧焊机器人的系统结构。图像传感器直接安装在机

3、器人末端执行器。焊接过程中,图像传感器对焊缝进行扫描检测,获得焊前区焊缝的截面参数曲线，计算机根据该截面参数计算出末端执行器相对焊缝中心线的偏移量Δ,然后发出位移修正指令,调整末端执行器直到偏移量Δ=0为止。瑞典ASEA公司研制的Opotocator弧焊用视觉系统,安装在距工件175mm高度,视野宽度32mm,分辨率0.06mm;安装在IRL6／2弧焊机器人上能达到对中精度为0.40mm。这种传感器还可测量出钢板厚度,能自动调节弧焊电流,从而保证焊接质量,并使厚度为0.80mm的薄钢板焊接成为可能。弧焊机器人装

4、上视觉系统后给编程带来了方便,编程时只需严格按图样进行。在焊接过程中产生的焊缝变形、装卡及传动系统的误差均可由视觉系统自动检测并加以补偿。图4.2具有视觉焊缝对中的弧焊机器人的系统结构图4.3实现机器人弧焊工作焊缝的自动跟踪原理图2.装配作业中的应用图4.4所示为一个吸尘器自动装配实验系统,由2台关节机器人和7台图像传感器组成。组装的吸尘器部件包括底盘、气泵和过滤器等,都自由堆放在右侧备料区,该区上方装设三台图像传感器(α、β、γ),用以分辨物料的种类和方位。机器人的前部为装配区,这里有4台图像传感器A、B、C和

5、D,用来对装配过程进行监控。使用这套系统装配一台吸尘器只需2分钟。图4.4吸尘器自动装配实验系统3.机器人非接触式检测在机器人腕部配置视觉传感器,可用于对异形零件进行非接触式测量,如图4.5所示。这种测量方法除了能完成常规的空间几何形状、形体相对位置的检测外,如配上超声、激光、x射线探测装置,则还可进行零件内部的缺陷探伤、表面涂层厚度测量等作业。图4.5具有视觉系统的机器人进行非接触式测量4.利用视觉的自主机器人系统日本日立中央研究所研制的具有自主控制功能的智能机器人,可以用来完成按图装配产品的作业,图4.6所

6、示为其工作示意图。它的两个视觉传感器作为机器人的眼睛,一个用于观察装配图纸，并通过计算机来理解图中零件的立体形状及装配关系;另一个用于从实际工作环境中识别出装配所需的零件,并对其形状、位置、姿态等进行识别。此外,多关节机器人还带有触觉。利用这些传感器信息,可以确定装配顺序和装配方法,逐步将零件装成与图纸相符的产品。图4.6日立自主控制机器人工作示意图从功能上看,这种机器人具有图形识别功能和决策规划功能,前者可以识别一定的目标(如宏指令)、装配图纸、多面体等;后者可以确定操作序列,包括装配顺序、手部轨迹、抓取位置等。

7、这样,只要对机器人发出类似于人的表达形式的宏指令,机器人则会自动考虑执行这些指令的具体工作细节。该机器人已成功地进行了印刷板检查和晶体管、电动机等装配工作。3.2工业机器人的触觉为使机器人准确地完成工作,需时刻检测机器人与对象物体的配合关系。机器人触觉可分成接触觉、接近觉、压觉、滑觉和力觉五种,如图4.7所示。触头可装配在机器人的手指上,用来判断工作中各种状况。图4.7机器人触觉3.2.1机器人的接触觉1.接触觉传感器图4.8所示的接触觉传感器由微动开关组成,根据用途不同配置也不同,一般用于探测物体位置、探索路

8、径和安全保护。这类配置属于分散装置,即把单个传感器安装在机械手的敏感位置上。图4.8接触觉传感器(a)点式;(b)棒式;(c)缓冲器式;(d)平板式;(e)环式图4.9所示为二维矩阵接触觉传感器的配置方法,一般放在机器人手掌的内侧。图中柔软导体可以使用导电橡胶、浸含导电涂料的氨基甲酸乙酯泡沫或炭素纤维等材料。阵列式接触觉传感器可用于测定自身与物体的接触位置