带有视觉识别模块的分拣机器人

带有视觉识别模块的分拣机器人
带有视觉识别模块的分拣机器人

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带有视觉识别模块的分拣机器人

作者:李德民王诗宇王嘉乐

来源:《知识文库》2018年第05期

传统的机器人分拣操作一般采用示教或离线编程方式,当机器人所处的工作环境发生改变时机器人很难即时作出相应的调整,为了使机器人具有更加智能化的功能,以阿童木并联机器人和工业智能相机为基础,组成一套带有视觉模块的机器人分拣系统。这样的分拣系统结合了并联型机器人和视觉模块两个方面的优势,通过视觉模块智能的识别不同的对象,系统可以完成高速的分拣工作,显著提升了机器人对工作环境的适应能力,提高了工作效率。同时,实验结果证明了该系统软硬件设计正确,分拣成功率高。

随着我们国家生产需求的不断增加,机器人越来越多的参与到各行各业的生产过程中来。其中,对工件的分拣作业是当前生产过程中的一个重要环节,传统的机器人分拣,其动作和目标的摆放位置都需要根据程序预先严格的设定。一旦机器人所处的环境有所改变,很容易导致抓取错误。本文模拟工业生产中的分拣作业环境,引入视觉模块,用摄像机来模拟人类的视觉功能来对待测的对象进行识别分类,可以使分拣作业拥有更高的可靠性和灵活性,作业对象以及分拣工序可以随时随地的变换,也提高了工作的效率和机器人的智能化程度。

1机器人系统组成介绍

我们设计的机器人分拣系统主要由并联机器人、视觉模块、传送带装置以及分拣对象组成,结构如图1所示:

1.1并联机器人

相比于其他工业机器人,并联机器人占用较小的空间,其更具有高速度、高精度、灵活性等特点,更能适合苛刻的工业生产需求。我们在实验中采用的是阿童木4轴并联型机器人,如图2所示,它能够完成空间中X、Y、Z方向的移动及角度的转动。除了并联型机器人本体之外,机器人配套设施还包括机器人控制柜、控制编程器和驱动机器人各关节运动的伺服交流电机。机器人末端执行机构为气动吸盘,用于吸附传送带上的分拣对象,完成抓取动作。

1.2 视觉模块

视觉模块我们采用康奈视公司的In-Sight7000型智能相机,如图3所示。该视觉模块能够智能的识别出实验中不同种类的实验对象,以及采集各个实验对象的位置信息。

1.3网络交换机

工业机器人视觉分拣总结

视觉分拣总结 1.桌面找到Vision软件并打开 2.进入软件后将作业名称更改 3.点击作业下的编辑进入 4.进入后首先会出现ImageSource,如果有选择好的图片,选择图像数据库进入,需要拍 摄选择照相机选择好图像采集卡及视频格式后,点击初始化取向 设置如图所示(曝光可根据需要更改) 闪光灯和触发器里,因前期需拍照选择手动,执行程序时改成硬件自动 5.照相机设置完后点X退出,并点击文件下方三角标志图标拍摄照片

6. 照片拍摄完后,找到锤子图标添加模板,找到 双 击添加,再添加所需数量的 并添加如下链接,以修正坐标系 7. 点击 1出现如下图所示界面

A:点击抓取训练图像 B: 将Gurrent.InputImage更改为Gurrent.IrainImage更改完成后点击下方图片防止变动,此时图像左上方出现一个坐标系一个框 C:拖到框到任意一个方格上 拖动完后点击训练区域与原点,进入后选择中心原点点击,(坐标如不在中心位置可手动拖到方格中心)出现如下图所示时点击训练

备注:(训练区域与原点的区域形状可选对应物体形状标定) D:训练完成后,点击搜索区域,区域形状选择倒数第四个,图片上方选择Current.Input.Image,然后框选合适区域 E.点击运行查看结果

8.模板完成后打开标定工具,将图片坐标系修改为机器人坐标系 A:将模板里的XY值抄写到标定工具未校正XY值中 B:将九宫格中一个作为原点,在根据每个九宫格相距50,计算确定其他坐标系(注:1234是随机的需先确定是那个九宫格),点击计算校正,如下图所示:

基于机器视觉的工件识别和定位文献综述

基于机器视觉的工件识别和定位文献综述 1.前言 1.1工业机器人的现状与发展趋势 机器人作为一种最典型的应用范围广、技术附加值高的数字控制装备,在现代先进生产制造业中发挥的作用越来越重要,机器人技术的发展将会对未来生产和社会发展起到强有力的推动作用。《2l 世纪日本创建机器人社会技术发展战略报告》指出,“机器人技术与信息技术一样,在强化产业竞争力方面是极为重要的战略高技术领域。培育未来机器人产业是支撑2l 世纪日本产业竞争力的产业战略之一,具有非常重要的意义。” 研发工业机器人的初衷是为了使工人能够从单调重复作业、危险恶劣环境作业中解脱出来,但近些年来,工厂和企业引进工业机器人的主要目的则更多地是为了提高生产效率和保证产品质量。因为机器人的使用寿命很长,大都在10 年以上,并且可以全天后不间断的保持连续、高效地工作状态,因此被广泛应用于各行各业,主要进行焊接、装配、搬运、加工、喷涂、码垛等复杂作业。伴随着工业机器人研究技术的成熟和现代制造业对自动生产的需要,工业机器人越来越被广泛的应用到现代化的生产中。 现在机器人的价格相比过去已经下降很多,并且以后还会继续下降,但目前全世界范围的劳动力成本都有所上涨,个别国家和地区劳动力成本又很高,这就给工业机器人的需求提供了广阔的市场空间,工业机器人销量的保持着较快速度的增长。工业机器人在生产中主要有机器人工作单元和机器人工作生产线这两种应用方式,并且在国外,机器人工作生产线已经成为工业机器人主要的应用方式。以机器人为核心的自动化生产线适应了现代制造业多品种、少批量的柔性生产发展方向,具有广阔的市场发展前景和强劲生命力,已开发出多种面向汽车、电气机械等行业的自动化成套装备和生产线产品。在发达国家,机器人自动化生产线已经应用到了各行各业,并且已经形成一个庞大的产业链。像日本的FANUC、MOTOMAN,瑞典的ABB、德国的KUKA、意大利的COMAU 等都是国际上知名的被广泛用于自动化生产线的工业机器人。这些产品代表着当今世界工业机器人的最高水平。 我国的工业机器人前期发展比较缓慢。当将被研发列入国家有关计划后,发展速度就明显加快。特别是在每次国家的五年规划和“863”计划的重点支持下,我国机器人技术的研究取得了重大发展。在机器人基础技术和关键技术方面都取得了巨大进展,科技成果已经在实际工作中得到转化。以沈阳新松机器人为代表的国内机器人自主品牌已迅速崛起并逐步缩小与国际品牌的技术差距。 机器人涉及到多学科的交叉融合,涉及到机械、电子、计算机、通讯、控制等多个方面。在现代制造业中,伴随着工业机器人应用范围的扩大和机器人技术的发展,机器人的自动化、智能化和网络化的程度也越来越高,所能实现的功能也越来越多,性能越来越好。机器人技术的内涵已变为“灵活应用机器人技术的、具有实在动作功能的智能化系统。”目前,工业机器人技术正在向智能机器和智能系统的方向发展,其发展趋势主要为:结构的模块化和可重构化;控制技术的开放化、PC 化和网络化;伺服驱动技术的数字化和分散化;多传感器融合技术的实用化;工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化和智能化等方面。 1.2机器视觉在工业机器人中的应用 工业机器人是FMS(柔性加工)加工单元的主要组成部分,它的灵活性和柔性使其成为自动化物流系统中必不可少的设备,主要用于物料、工件的装卸、分捡和贮运。目前在全世界有数以百万的各种类型的工业机器人应用在机械制造、零件加工和装配及运输等领域,

机器人视觉系统介绍

机器人视觉(Robot Vision)简介 机器视觉系统的组成 机器视觉系统是指用计算机来实现人的视觉功能,也就是用计算机来实现对客观的三维世界的识别。按现在的理解,人类视觉系统的感受部分是视网膜,它是一个三维采样系统。三维物体的可见部分投影到网膜上,人们按照投影到视网膜上的二维的像来对该物体进行三维理解。所谓三维理解是指对被观察对象的形状、尺寸、离开观察点的距离、质地和运动特征(方向和速度)等的理解。 机器视觉系统的输入装置可以是摄像机、转鼓等,它们都把三维的影像作为输入源,即输入计算机的就是三维管观世界的二维投影。如果把三维客观世界到二维投影像看作是一种正变换的话,则机器视觉系统所要做的是从这种二维投影图像到三维客观世界的逆变换,也就是根据这种二维投影图像去重建三维的客观世界。 机器视觉系统主要由三部分组成:图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示。 将近80%的工业视觉系统主要用在检测方面,包括用于提高生产效率、控制生产过程中的产品质量、采集产品数据等。产品的分类和选择也集成于检测功能中。下面通过一个用于生产线上的单摄像机视觉系统,说明系统的组成及功能。 视觉系统检测生产线上的产品,决定产品是否符合质量要求,并根据结果,产生相应的信号输入上位机。图像获取设备包括光源、摄像机等;图像处理设备包括相应的软件和硬件系统;输出设备是与制造过程相连的有关系统,包括过程控制器和报警装置等。数据传输到计算机,进行分析和产品控制,若发现不合格品,则报警器告警,并将其排除出生产线。机器视觉的结果是CAQ系统的质量信息来源,也可以和CIMS其它系统集成。 图像的获取 图像的获取实际上是将被测物体的可视化图像和内在特征转换成能被计算机处理的一系列数据,它主要由三部分组成: *照明 *图像聚焦形成 *图像确定和形成摄像机输出信号

移动机器人的导航技术总结

移动机器人的关键技术分为以下三种: (1)导航技术 导航技术是移动机器人的一项核心技术之一[3,4]"它是指移动机器人通过传感器感知环境信息和自身状态,实现在有障碍的环境中面向目标的自主运动"目前,移动机器人主要的导航方式包括:磁导航,惯性导航,视觉导航等"其中,视觉导航15一7]通过摄像头对障碍物和路标信息拍摄,获取图像信息,然后对图像信息进行探测和识别实现导航"它具有信号探测范围广,获取信息完整等优点,是移动机器人导航的一个主要发展方向,而基于非结构化环境视觉导航是移动机器人导航的研究重点。 (2)多传感器信息融合技术多传感器信息融合技术是移动机器人的关键技术之一,其研究始于20世纪80年代18,9]"信息融合是指将多个传感器所提供的环境信息进行集成处理,形成对外部环境的统一表示"它融合了信息的互补性,信息的冗余性,信息的实时性和信息的低成本性"因而能比较完整地,精确地反映环境特征,从而做出正确的判断和决策,保证了机器人系统快速性,准确性和稳定性"目前移动机器人的多传感器融合技术的研究方法主要有:加权平均法,卡尔曼滤波,贝叶斯估计,D-S证据理论推理,产生规则,模糊逻辑,人工神经网络等"例如文献[10]介绍了名为Xavier的机器人,在机器人上装有多种传感器,如激光探测器!声纳、车轮编码器和彩色摄像机等,该机器人具有很高的自主导航能力。 (3)机器人控制器作为机器人的核心部分,机器人控制器是影响机器人性能的关键部分之一"目前,国内外机器人小车的控制系统的核心处理器,己经由MCS-51、80C196等8位、16位微控制器为主,逐渐演变为DSP、高性能32位微控制器为核心构成"由于模块化系统具有良好的前景,开发具有开放式结构的模块化、标准化机器人控制器也成为当前机器人控制器的一个研究热点"近几年,日本!美国和欧洲一些国家都在开发具有开放式结构的机器人控制器,如日本安川公司基于PC开发的具有开放式结构!网络功能的机器人控制器"我国863计划智能机器人主题也已对这方面的研究立项 视觉导航技术分类 机器人视觉被认为是机器人重要的感觉能力,机器人视觉系统正如人的眼睛一样,是机器人感知局部环境的重要“器官”,同时依此感知的环境信息实现对机器人的导航。机器人视觉信息主要指二维彩色CCD摄像机信息,在有些系统中还包括三维激光雷达采集的信息。视觉信息能否正确、实时地处理直接关系到机器人行驶速度、路径跟踪以及对障碍物的避碰,对系统的实时性和鲁棒性具有决定性的作用。视觉信息处理技术是移动机器人研究中最为关键的技术之一。

带有视觉识别模块的分拣机器人

带有视觉识别模块的分拣机器人 传统的机器人分拣操作一般采用示教或离线编程方式,当机器人所处的工作环境发生改变时机器人很难即时作出相应的调整,为了使机器人具有更加智能化的功能,以阿童木并联机器人和工业智能相机为基础,组成一套带有视觉模块的机器人分拣系统。这样的分拣系统结合了并联型机器人和视觉模块两个方面的优势,通过视觉模块智能的识别不同的对象,系统可以完成高速的分拣工作,显著提升了机器人对工作环境的适应能力,提高了工作效率。同时,实验结果证明了该系统软硬件设计正确,分拣成功率高。 随着我们国家生产需求的不断增加,机器人越来越多的参与到各行各业的生产过程中来。其中,对工件的分拣作业是当前生产过程中的一个重要环节,传统的机器人分拣,其动作和目标的摆放位置都需要根据程序预先严格的设定。一旦机器人所处的环境有所改变,很容易导致抓取错误。本文模拟工业生产中的分拣作业环境,引入视觉模块,用摄像机来模拟人类的视觉功能来对待测的对象进行识别分类,可以使分拣作业拥有更高的可靠性和灵活性,作业对象以及分拣工序可以随时随地的变换,也提高了工作的效率和机器人的智能化程度。 1机器人系统组成介绍 我们设计的机器人分拣系统主要由并联机器人、视觉模块、传送带装置以及分拣对象组成,结构如图1所示: 1.1并联机器人 相比于其他工业机器人,并联机器人占用较小的空间,其更具有高速度、高精度、灵活性等特点,更能適合苛刻的工业生产需求。我们在实验中采用的是阿童木4轴并联型机器人,如图2所示,它能够完成空间中X、Y、Z方向的移动及角度的转动。除了并联型机器人本体之外,机器人配套设施还包括机器人控制柜、控制编程器和驱动机器人各关节运动的伺服交流电机。机器人末端执行机构为气动吸盘,用于吸附传送带上的分拣对象,完成抓取动作。 1.2 视觉模块 视觉模块我们采用康奈视公司的In-Sight7000型智能相机,如图3所示。该视觉模块能够智能的识别出实验中不同种类的实验对象,以及采集各个实验对象的位置信息。 1.3网络交换机 实验中,我们使用一般的家用路由器来替代网络交换机。视觉模块采集到的信息要通过局域网来络传递给机器人,因此我们要用到网络交换机来搭建局域网络,进而使各个模块间完成信息传输。

智能移动机器人的现状与发展论文 2

题目移动机器人的发展现状及趋势授课老师唐延柯 学生姓名 学号 专业电子信息工程 教学单位德州学院 完成时间 2013年11月16日

一、摘要 (2) 二、引言 (2) 三、智能机器人的构成 (3) 3.1硬件构成 (3) 3.2 软件构成 (3) 四、国内外在该领域的发展现状综述 (4) 五、智能移动机器人的应用及分类 (5) 5.1 智能机器人的应用 (5) 5.2 智能机器人分类 (7) 六、展望与讨论 (9) 6.1智能机器人的发展趋势展望 (9) 6.2 建议及设想 (10) 七、结论 (10) 八、参考文献 (11)

智能机器人的现状及其发展趋势 一、摘要 本文扼要地介绍了智能机器人技术的发展现状,以及世界各国智能机器人的发展水平,然后介绍了智能机器人的分类,从几个典型的方面介绍了智能机器人在各行各业的广泛应用,讨论了智能机器人的发展趋势以及对未来技术的展望,最后提出了自己的建议和设想,分析我国在智能机器人方面发展并提出期望。 关键词:智能机器人;发展现状;应用;趋势 The status and trends of intellectual robot Abstract:This paper briefly discusses the development, status of intellectual robot, development of intellectual robot in many countries. And then it presents the categories of intellectual robot, talks about the extensive applications in all works of life from several typical aspects and trends of intellectual robot. After that, it puts forward prospects for future technology, suggestion and a tentative idea of myself, and analyses the development of intellectual robot in China. Finally, it raises expectations of intellectual robot in China. Key words: intellectual robot; development status; application; trend 二、引言 机器人是一种可编程和多功能的,用来搬运材料、零件、工具的操作机,或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。智能机器人则是一个在感知- 思维- 效应方面全面模拟人的机器系统,外形不一定像人。它是人工智能技术的综合试验场,可以全面地考察人工智能各个领域的技术,研究它们相互之间的关系。还可以在有害环境中代替人从事危险工作、上天下海、战场作业等方面大显身手。一部智能机器人应该具备三方面的能力:感知环境的能力、执行某种任务而对环境施加影响的能力和把感知与行动联系起来的能力。智能机器人与工业机器人的根本区别在于,智能机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能[1]。 随着智能机器人的应用领域的扩大,人们期望智能机器人在更多领域为人类服务,代替人类完成更复杂的工作。然而,智能机器人所处的环境往往是未知

机器人与自动化技术.

机器人与自动化技术 “机器人、无处不在的屏幕、语音交互,这些都将改变我们看待‘电脑’的方式。一旦看、听、阅读能力得到提升,你就可以以新的方式进行交互。”----比尔?盖茨在某电视节目中,预测未来科技领域的下一件大事时表示:机器人与自动化技术将成为未来发展的一大趋势,可以改变世界! 工业机器人的应用,正从汽车工业向一般工业延伸,除了金属加工、食品饮料、塑料橡胶、3C、医药等行业,机器人在风能、太阳能、交通运输、建筑材料、物流甚至废品处理等行业都可以大有作为。 当然,即将“改变世界”的机器人不仅仅具有代替人工的价值,在很多人类无法实现的领域也将出现机器人的身影。譬如,派送采矿机器人到月球和小行星上采挖稀土矿,将有望成为现实。 而更令比尔?盖茨寄予厚望的是机器人将像“电脑”一样改变人类的生活。 日本早稻田大学研究人员推出一种新型仿人型家务机器人。它集安全性、可靠性和灵巧性于一身,还具有仿人脸的外观。在工作时,它将一名男子抱下床,与他聊天并为他准备早餐。由于拥有和成年女性大小相当的灵巧双臂、双手,这种机器人能够用夹子将面包从面包机中取出,而丝毫不弄碎它。 英国阿伯丁大学启动了一项新的研究计划,在3年内研发出允许机器人与人类进行交谈,甚至讨论具体决定的系统……。 作为先进制造业中不可替代的重要装备,工业机器人已经成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志。 在机器人市场中,目前80%的市场份额仍由跨国公司占有,其中瑞典ABB、日本发那科FANUC、日本安川yaskawa和德国库卡KUKA四大企业则是市场第一梯队的“四大金刚”。其它有瑞士史陶比尔Staubli、德国克鲁斯CLOOS、德国百格拉、德国徕斯、德国斯图加特航空航天自动化集团(STUAA)、意太利瀚博士hanbs、意大利柯马COMAU、英国Auto Tech Robotics等。 目前国内生产机器人的企业主要有:中科院沈阳新松机器人自动化股份有限公司、芜湖埃夫特智能装备有限公司、上海新时达机器人有限公司、安川首钢机器人有限公司、哈工大海尔机器人有限公司、南京埃斯顿机器人工程有限公司、广州数控设备有限公司、上海沃迪自动化装备股份有限公司等。 2015年,中国机器人市场需求预计将达35000台,占全球比重16.9%,成为全球规模最大的市场。 一、机器人的系统构成 由3大部分6个子系统组成。 3大部分是:机械部分、传感部分、控制部分。 6个子系统是:驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人-环境交互系统、人-机交互系统、控制系统。

机器人视觉算法 参考答案

1.什么是机器视觉 【概述】 机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置,分 CMOS 和 CCD 两种)将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号;图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。 机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度。在一些不适合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合,常用机器视觉来替代人工视觉;同时在大批量工业生产过程中,用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高,用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。而且机器视觉易于实现信息集成,是实现计算机集成制造的基础技术。 正是由于机器视觉系统可以快速获取大量信息,而且易于自动处理,也易于同设计信息以及加工控制信息集成,因此,在现代自动化生产过程中,人们将机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。【基本构造】 一个典型的工业机器视觉系统包括:光源、镜头、 CCD 照相机、图像处理单元(或图像捕获卡)、图像处理软件、监视器、通讯 / 输入输出单元等。 系统可再分为: 主端电脑(Host Computer) 影像撷取卡(Frame Grabber)与影像处理器影像摄影机 CCTV镜头显微镜头照明设备: Halogen光源 LED光源 高周波萤光灯源闪光灯源其他特殊光源影像显示器 LCD 机构及控制系统 PLC、PC-Base控制器 精密桌台伺服运动机台 【工作原理】 机器视觉检测系统采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号,图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,如面积、数量、位置、长度,再根据预设的允许度和其他条件输出结果,包括尺寸、角度、个数、合格 / 不合格、有 / 无等,实现自动识别功能。 【机器视觉系统的典型结构】 一个典型的机器视觉系统包括以下五大块: 1.照明 照明是影响机器视觉系统输入的重要因素,它直接影响输入数据的质量和应用效果。由于没有通用的机器视觉照明设备,所以针对每个特定的应用实例,要选择相应的照明装置,以达到最佳效果。光源可分为可见光和不可见光。常用的几种可见光源是白帜灯、日光灯、水银灯和钠光灯。可见光的缺点是光能不能保持稳定。如何使光能在一定的程度上保持稳定,是实用化过程中急需要解决的问题。另一方面,环境光有可能影响图像的质量,所以可采用加防护屏的方法来减少环境光的影响。照明系统按其照射方法可分为:背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等。其中,背向照明是被测物放在光源和摄像机之间,它的优点是能获得高对比度的图像。前向照明是光源和摄像机位于被测物的同侧,这种方式便于安装。结构光照明是将光栅或线光源等投射到被测物上,根据它们产生的畸变,解调出被测物的三维信息。频闪光照明是将高频率的光脉冲照射到物体上,摄像机拍摄要求与光源同步。 2.镜头FOV(Field Of Vision)=所需分辨率*亚象素*相机尺寸/PRTM(零件测量公差比)镜头选择应注意: ①焦距②目标高度③影像高度④放大倍数⑤影像至目标的距离⑥中心点 / 节点⑦畸变 3.相机 按照不同标准可分为:标准分辨率数字相机和模拟相机等。要根据不同的实际应用场合选不同的相机和高分辨率相机:线扫描CCD和面阵CCD;单色相机和彩色相机。 4.图像采集卡 图像采集卡只是完整的机器视觉系统的一个部件,但是它扮演一个非常重要的角色。图像采集卡直接决定了摄像头的接口:黑白、彩色、模拟、数字等等。 比较典型的是PCI或AGP兼容的捕获卡,可以将图像迅速地传送到计算机存储器进行处理。有些采集卡有内置的多路开关。例如,可以连接8个不同的摄像机,然后告诉采集卡采用那一个相机抓拍到的信息。有些采集卡有内置的数字输入以触发采集卡进行捕捉,当采集卡抓拍图像时数字输出口就触发闸门。 5.视觉处理器 视觉处理器集采集卡与处理器于一体。以往计算机速度较慢时,采用视觉处理器加快视觉处理任务。现在由于采集

浅谈机器人视觉技术

浅谈机器人视觉技术 摘要 机器人视觉是使机器人具有视觉感知功能的系统,是机器人系统组成的重要部分之一。机器人视觉可以通过视觉传感器获取环境的二维图像,并通过视觉处理器进行分析和解释,进而转换为符号,让机器人能够辨识物体,并确定其位置。机器人视觉广义上称为机器视觉,其基本原理与计算机视觉类似。计算机视觉研究视觉感知的通用理论,研究视觉过程的分层信息表示和视觉处理各功能模块的计算方法。而机器视觉侧重于研究以应用为背景的专用视觉系统,只提供对执行某一特定任务相关的景物描述。机器人视觉硬件主要包括图像获取和视觉处理两部分,而图像获取由照明系统、视觉传感器、模拟-数字转换器和帧存储器等组成。本文介绍了机器人的发展以及视觉计算理论和视觉的关键技术。 关键词:机器人、视觉、计算、关键技术 一、机器人发展概述 科学技术的发展,诞生了机器人。社会的进步也提出要求,希望创造出一种能够代替人进行各种工作的机器,甚至从事人类不能及的事情。自从1959年诞生第一台机器人以来,机器人技术取得了很大的进步和发展,至今已成为一门集机械、电子、计算机、控制、传感器、信号处理等多学科门类为一体的综合性尖端科学。当今机器人技术的发展趋势主要有两个突出的特点:一个是在横向上,机器人的应用领域在不断扩大,机器人的种类日趋增多;另一个是在纵向上,机器人的性能不 断提高,并逐步向智能化方向发展。前者是指应用领域的横向拓宽,后者是在性能及水平上的纵向提高。机器人应用领域的拓宽和性能水平的提高,二者相辅相成、相互促进。 智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器,是机构学、自动控制、计算机、人工智能、微电子学、光学、通讯技术、传感技术、仿生学等多种学科和技术的综合成果阎。智能机器人可获取、处理和识别多种信息,自主地完成较为复杂的操作任务,比一般的工业机器人具有更大的灵活性、机动性和更广泛的应用领域。要使机器人拥有智能,对环境变化做出反应,首先,必须使机器人具有感知

移动机器人的研究现状与趋势

移动机器人的研究现状与趋势115【43】ShengL'Goldenbe唱AA.Robustdamping con们1ofmobilemalljpulators嘲.IEEETransactionsonSystems,ManandCybemeticsPanB,2002,32(1):126.132. 【44】ShengL,G01denbe唱AA.Neuralnetworkcon乜Dlofmobilemanipulators【J】.IEEE1hnsactionsonNeuralNetworks,200l,12(5):1121.1133. 【45】李磊,叶涛,谭民,等.移动机器人技术研究现状与未来【J】.机器人,2002,24(5):475—480. 【46】徐国华,谭民.移动机器人的发展现状及其趋势【J】.机器人技术与应用,2001,(3):7—14. [47】L硼neEParker.CooperativeRoboticsforMulti_Target0bservation[J].IntelligentAutomationandSoftComputing,specialissuconRoboticsResearchatOakRidgeNationalLabomtory,1999,5(1):5—19. [48】MamricMJ.LeamingtoBehaveSocially【A】.FromAnimalst0Animats:IntemationalconferenceonSimulationofAdaptiveBehavior【c].1994.453-462. [49]ueyamaT,Ful(IldaT.self-o唱aIlizationofCellularRobotsusingRandomwall【wimsimpleRules【A].ProceedingsofIEEEI—CRA【c】.1993595—600. [50】王越超.多机器人协作系统研究[D】.哈尔滨:哈尔滨工业大学,1999. PresentSituationandFutureDeVelopment ofMobileRobotResearch zHANGMing?1u,DINGCheng-jun,DUANPing (schoolofMech锄icalEngineerin舀HebeiUnivers时ofTecllnolo鼢Ti柚jin300130,China) Abstract:Thepresentresearchsituationofmobilerobotisanalyzedandsul砌arizedincludingitscomputercontrolsystem,infbmlationfusionof multi-sensors,enviromentrecogIlition,robotVision,roadfollowingandintelligentcon仃D1.IntheendthestudytrendofIImlti—robotcoordinationandmobilemanipulatorispointedout. Keywords:mobilerobot;infbmationmsion;road following;曲elligentcon仃01;multi—robot 作者简介:张明路,工学博士、教授,博士生导师.1997年,毕业于天津大学 机械学专业,获博士学位.现任河北工业大学机械工程学院院长,全国高校机器人及自动化学会常务理事,河北省振动工程学会副理事长,“中国机械工程’杂志社编委会理事,天津市自动化技术及应用研究会副秘书长,天津市机械工程学会理事,中国机械工程教育协会高校机电类学科教学委员会委员.近年来承担了国家863计划等科研项目多项,发表学术论文30余篇,其中scI收录3篇,EI收录11篇.主页:http://mes.hebut.edu.cll/inmechjVeb/index.htIIl 联系电话:022—265“506;E.man:zhangml@hebut.edu.cn

带有视觉识别模块的分拣机器人

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/232078724.html, 带有视觉识别模块的分拣机器人 作者:李德民王诗宇王嘉乐 来源:《知识文库》2018年第05期 传统的机器人分拣操作一般采用示教或离线编程方式,当机器人所处的工作环境发生改变时机器人很难即时作出相应的调整,为了使机器人具有更加智能化的功能,以阿童木并联机器人和工业智能相机为基础,组成一套带有视觉模块的机器人分拣系统。这样的分拣系统结合了并联型机器人和视觉模块两个方面的优势,通过视觉模块智能的识别不同的对象,系统可以完成高速的分拣工作,显著提升了机器人对工作环境的适应能力,提高了工作效率。同时,实验结果证明了该系统软硬件设计正确,分拣成功率高。 随着我们国家生产需求的不断增加,机器人越来越多的参与到各行各业的生产过程中来。其中,对工件的分拣作业是当前生产过程中的一个重要环节,传统的机器人分拣,其动作和目标的摆放位置都需要根据程序预先严格的设定。一旦机器人所处的环境有所改变,很容易导致抓取错误。本文模拟工业生产中的分拣作业环境,引入视觉模块,用摄像机来模拟人类的视觉功能来对待测的对象进行识别分类,可以使分拣作业拥有更高的可靠性和灵活性,作业对象以及分拣工序可以随时随地的变换,也提高了工作的效率和机器人的智能化程度。 1机器人系统组成介绍 我们设计的机器人分拣系统主要由并联机器人、视觉模块、传送带装置以及分拣对象组成,结构如图1所示: 1.1并联机器人 相比于其他工业机器人,并联机器人占用较小的空间,其更具有高速度、高精度、灵活性等特点,更能适合苛刻的工业生产需求。我们在实验中采用的是阿童木4轴并联型机器人,如图2所示,它能够完成空间中X、Y、Z方向的移动及角度的转动。除了并联型机器人本体之外,机器人配套设施还包括机器人控制柜、控制编程器和驱动机器人各关节运动的伺服交流电机。机器人末端执行机构为气动吸盘,用于吸附传送带上的分拣对象,完成抓取动作。 1.2 视觉模块 视觉模块我们采用康奈视公司的In-Sight7000型智能相机,如图3所示。该视觉模块能够智能的识别出实验中不同种类的实验对象,以及采集各个实验对象的位置信息。 1.3网络交换机

基于双目视觉的工业机器人运动轨迹准确度检测

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万方数据

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基于双目视觉的工业机器人运动轨迹准确度检测 作者:岁波, 都东, 陈强, 孙振国, 韩翔宇 作者单位:清华大学机械工程系,北京,100084 刊名: 机械工程学报 英文刊名:CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING 年,卷(期):2003,39(5) 被引用次数:13次 参考文献(5条) 1.Yuan Jing;Yu S L End-effector position-orientation measurement[外文期刊] 1999(03) 2.Bijan Shimzadeh Laser-interferometry-based tracking for dynamic measurement[外文期刊] 1998(01) 3.McNamee L P;Petriu E M;Spoelder H J W Photogrammetric calibration of a mobile robot model[外文会议] 2001(01) 4.Van Albada G D Low-cost pose-measuring system for robot calibration[外文期刊] 1995(03) 5.Janocha H;Diewald B New methods of measuring and calibrating robots 1995 本文读者也读过(4条) 1.刘常杰.杨学友.邾继贵.叶声华.LIU Chang-jie.YANG Xue-you.ZHU Ji-gui.YE Sheng-hua基于工业机器人白车身柔性坐标测量系统研究[期刊论文]-光电子·激光2006,17(2) 2.谭冠政.徐雄.肖宏峰.TAN Guan-Zheng.XU Xiong.XIAO Hong-feng工业机器人实时高精度路径跟踪与轨迹规划[期刊论文]-中南大学学报(自然科学版)2005,36(1) 3.陈伟.钟健面向工业机器人系统的三种可靠度配置策略的研究[期刊论文]-光学精密工程2002,10(2) 4.黄晨华.张铁.谢存禧工业机器人位姿误差建模与仿真[期刊论文]-华南理工大学学报(自然科学版) 2009,37(8) 引证文献(16条) 1.李召鑫.李海峰.郑臻荣.刘旭立体视觉测量系统的空间分辨力和结构参数设置[期刊论文]-光电工程 2012(1) 2.张娅丽.刘波.解周凯.王晓白空中目标姿态测量中的图像处理方法[期刊论文]-科学技术与工程 2010(10) 3.郑魁敬.王连峰双目主动视觉监测平台设计[期刊论文]-计算机集成制造系统 2010(4) 4.张娅丽.刘波.解周凯.王晓白基于投影匹配的目标姿态测量方法研究[期刊论文]-传感技术学报 2010(6) 5.崔彦平.葛杏卫.张洪亮机械零件直线边缘亚像素定位方法研究[期刊论文]-半导体光电 2010(5) 6.基于双目视觉的飞行目标落地速度测量方法研究[期刊论文]-传感器与微系统 2009(8) 7.崔彦平.葛杏卫基于双目视觉的空间直线重建方法研究[期刊论文]-半导体光电 2009(6) 8.王健强.吕游一种面向工业机器人智能抓取的视觉引导技术研究[期刊论文]-机械设计与制造 2009(9) 9.宗光华.邓鲁华.王巍基于激光扫描的移动机器人实时轨迹测量系统[期刊论文]-航空学报 2007(4) 10.崔彦平.林玉池.黄银国双目视觉飞行目标落地参数测量[期刊论文]-光电工程 2007(8) 11.傅其凤.崔彦平.葛杏卫空间轴对称目标三维姿态测量方法的研究[期刊论文]-传感器与微系统 2007(3) 12.崔彦平.林玉池.黄银国回转体目标空间三维姿态测量方法研究[期刊论文]-传感技术学报 2007(1) 13.孙洪淋机器人视觉伺服系统的自适应模糊控制方法研究[学位论文]硕士 2006 14.刘苏宜.王国荣.钟继光视觉系统在机器人焊接中的应用与展望[期刊论文]-机械科学与技术 2005(11) 15.张国贤.陈强.张文增.汤晓华宏-微机器人微动机构研制[期刊论文]-焊接学报 2005(12)

智能移动机器人

智能移动机器人 近年来,随着机器人研究的不断发展,机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透,结合这些领域的应用特点,各种各样的具有不同功能的机器人被研制出来,并且在不同的应用领域都得到了广泛的应用。 本文主要设计一个配置机械手的智能移动机器人,可以调速、转弯、抓取物体。涉及到双目摄像头定位、激光测距、电机控制、压力传感器等技术。 一、系统总体结构图 机器人系统主要由机械系统、驱动控制系统、视觉系统、传感器系统、上位机系统、电源系统以及人机交互系统等组成。 系统总体结构图如下: 智能机器人平台采用了主从结构的分布式处理方式,由上位机系统来协调控制各个子模块系统。各个子系统都有自己的数据处理机制,数据处理都在本模块的DSP处理器中完成。上位机只是负责数据融合、任务分解、策略选择制定、协调控制各子模块等工作。当上位机需要某个模块的数据时,子模块向上位机提供该模块经过处理以后的数据。由于大量的数据处理都在各个子模块中完成,上位机得到的都是经过处理后的小量数据,大大减少了上位机的负担。采用这种方式既提高了上位机的效率,又增加了系统的稳定性,方便系统的维护。 二、机械手

该机械手的设计仿照人类手臂的构造,总共有五个自由度,包括抬手臂转动关节,肩转动关节,肘转动关节,腕转动关节,手爪旋转关节与手爪开闭关节。这种多自由度的设计使得机械手具有较大的灵活度,以适应抓取不同目标物体的要求。 三、控制系统 1、感知系统 感知系统也就是传感器系统,本智能机器人系统的传感器系统可以只包含两个传感器,一个是测障、测距用激光传感器,一个是抓物时压力感测的压力传感器。 红外测距传感器(简称PSD:Poison Sensitive Detector): 通常采用光学三角测量方法来确定机器人同物体之间的距离:传感器的红外发光管发出红外光,当红外光没有碰到障碍的时候,红外光保持前行;当红外光碰到障碍的时候,红外光反射回来,并进入探测器。这样,在反射点,发射器,探测器之间形成一个三角形,探测器通过镜面反射,将红外光射入一个线性CCD中,由CCD测量反射光的角度,并由角度的大小来计算障碍物的距离。本机器人系统配置4路PSD传感器,分别以接近于90度的角度间距安装于机器人的前、后、左、右四个方向上和机械臂抓手的手掌内。 图2 PSD传感器位置示意图 压力传感器: 测得与物体接触的压力值返回给DSP分析处理:是否继续抓紧动作。装在机械臂抓手的每个手指上。 传感器系统结构图

机器人视觉系统

机器人视觉系统 ——人脸识别技术 优势 1 不被察觉,不会引起人的反感。 2 非接触性,不需要和设备接触即可识别 3 自然性 4 准确,可靠,灵活。 原理 在检测到人脸并定位面部关键特征点之后,主要的人脸区域就可以被裁剪出来,经过预处理之后,馈入后端的识别算法。识别算法要完成人脸特征的提取,并与库存的已知人脸进行比对,完成最终的分类。 主要过程 一般分三步: (1)首先建立人脸的面像档案。即用摄像机采集单位人员的人脸的面像文件或取他们的照片形成面像文件,并将这些面像文件生成面纹(Faceprint)编码贮存起来。 (2)获取当前的人体面像。即用摄像机捕捉的当前出入人员的面像,或取照片输入,并将当前的面像文件生成面纹编码。(智械科技) (3)用当前的面纹编码与档案库存的比对。即将当前的面像的面纹编码与档案库存中的面纹编码进行检索比对。上述的“面纹编码”方式是根据人脸脸部的本质特征和开头来工作的。这种面纹编码可以抵抗光线、皮肤色调、面部毛发、发型、眼镜、表情和姿态的变化,具有强大的可靠性,从而使它可以从百万人中精确地辩认出某个人。人脸的识别过程,利用普通的图像处理设备就能自动、连续、实时地完成。 实现方法 基于OpenCv人脸识别设计方案 1 系统组成 以OpenCV 图像处理库为基础,利用库中提供的相关功能函数进行各种处理:通过相机对图像数据进行采集,人脸检测主要是调用已训练好的Haar 分类器来对采集的图像进行模

式匹配,检测结果利用PCA 算法可进行人脸图像训练与身份识别,而人脸表情识别则利用了Camshift 跟踪算法和Lucas–Kanade 光流算法。

工业机器人视觉检测

项目一认识机器视觉系统 任务一连接视觉系统的周边设备 活动一连接相机 活动二连接光源 活动三连接手柄 活动四连接电源 活动五连接显示器 任务二调节相机 活动一调节相机 任务三调节光源 活动二调节光源 活动三操作手柄 任务三运行视觉软件 活动一运行软件 活动二修改语言 活动三创建一个新设定 任务四运行视觉系统的仿真 活动一安装软件 活动二注册图像 活动三运行仿真 任务五基恩士视觉与机器人通讯连接活动一确定本机通讯方式 活动二选择通讯方式 活动三通讯线安装 活动四连接通讯线 任务六基恩士与机器人通讯软件设置活动一进入通讯设置界面 活动二选择正确的通讯数据 活动三通讯测试 项目二基恩士视觉识别颜色

任务一进入新的设置 活动一创建新的设定窗口 活动二进入相机设定 活动三注册图像 任务二识别颜色的窗口设定 活动一设定前的准备 活动二设定检测范围 活动三设定判断值 活动四条件设定 任务三输出设置 活动一选择通讯方式 活动二设置判断值 任务四机器人控制概述 活动一机器人视觉控制指令运行 活动二机器人运行控制指令运行 活动三机器人运行控制编程 任务五整体编程运行 活动一两种颜色中确定所选颜色 活动二三种颜色中确定所选颜色 活动三四种颜色中确定两种所选的颜色项目三基恩士视觉识别大小 任务一进入新的设置 活动一创建新的设定窗口 活动二进入相机设定 活动三注册图像 任务二识别大小的窗口设定 活动一设定前的准备 活动二设定检测范围 活动三设定判断值 活动四条件设定

任务三输出设置 活动一选择通讯方式 活动二设置判断值 任务四在仿真中识别图像大小设置 活动一建立识别图像大小的仿真 活动二设置识别大小的仿真 活动三思考与原机的区别 任务五整体编程运行 活动一两种大小不同的工件进行选择 活动二三种不同大小的工件进行选择 活动三两种不同大小不同颜色的工件进行选择活动四三种不同大小不同颜色的工件进行选择项目四基恩士视觉识别形状 任务一进入新的设置 活动一创建新的设定窗口 活动二进入相机设定 活动三注册图像 任务二识别形状的窗口设定 活动一设定前的准备 活动二设定检测范围 活动三设定测量值 活动四条件设定 任务三输出设置 活动一选择通讯方式 活动二设置测量值 任务四机器人控制概述 活动一机器人视觉控制指令运行 活动二机器人运行控制指令运行 活动三机器人运行控制编程 任务五整体编程运行

机器人视觉系统(Robot Vision)简介

机器人视觉系统(Robot Vision)简介 【字体:大中小】时间:2014-08-28 11:00:06 点击次数:23次 机器视觉系统的组成 机器视觉系统是指用计算机来实现人的视觉功能,也就是用计算机来实现对客观的三维世界的识别。按现在的理解,人类视觉系统的感受部分是视网膜,它是一个三维采样系统。三维物体的可见部分投影到网膜上,人们按照投影到视网膜上的二维的像来对该物体进行三维理解。所谓三维理解是指对被观察对象的形状、尺寸、离开观察点的距离、质地和运动特征(方向和速度)等的理解。 机器视觉系统的输入装置可以是摄像机、转鼓等,它们都把三维的影像作为输入源,即输入计算机的就是三维管观世界的二维投影。如果把三维客观世界到二维投影像看作是一种正变换的话,则机器视觉系统所要做的是从这种二维投影图像到三维客观世界的逆变换,也就是根据这种二维投影图像去重建三维的客观世界。 机器视觉系统主要由三部分组成:图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示。 将近80%的工业视觉系统主要用在检测方面,包括用于提高生产效率、控制生产过程中的产品质量、采集产品数据等。产品的分类和选择也集成于检测功能中。下面通过一个用于生产线上的单摄像机视觉系统,说明系统的组成及功能。 视觉系统检测生产线上的产品,决定产品是否符合质量要求,并根据结果,产生相应的信号输入上位机。图像获取设备包括光源、摄像机等;图像处理设备包括相应的软件和硬件系统;输出设备是与制造过程相连的有关系统,包括过程控制器和报警装置等。数据传输到计算机,进行分析和产品控制,若发现不合格品,则报警器告警,并将其排除出生产线。机器视觉的结果是CAQ系统的质量信息来源,也可以和CIMS其它系统集成。 图像的获取 图像的获取实际上是将被测物体的可视化图像和内在特征转换成能被计算机处理的一系列数据,它主要由三部分组成: *照明 *图像聚焦形成 *图像确定和形成摄像机输出信号

智能式移动机器人设计说明书

智能移动式送料机器人机械系统设计 摘要:智能移动式送料机器人以电动机作为驱动系统,运用单片机传感器等技术达到其智能移动的目的,实现行走、刹车、伸缩、回转等多种动作的操作。因此它具有机械化、程序化、可控化、适应性、灵活性强的特点。 前言:工业机器人是一种典型的机电一体化产品在现代生产中应用日益广泛,作用越来越重要,机器人技术是综合了计算机、控制、机构学、传感技术等多学科而形成的高新技术是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域。

现在,国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般说来,人们都可以接受这种说法,即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义:“一种可编程和多功能的,用来搬运材料、零件、工具的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”我国研制的排爆机器人不仅可以排除炸弹,利用它的侦察传感器还可监视犯罪分子的活动。监视人员可以在远处对犯罪分子昼夜进行观察,监听他们的谈话,不必暴露自己就可对情况了如指掌。 智能小车,又称轮式机器人,可以在人类无法

适应的恶劣和危险环境中代替人工作。它是一个集环境感知,规划决策,自动驾驶等功能于一体的智能系统。现如今已在诸多领域有广泛的应用。对于快要毕业的大学生来说也是一个实时、富有意义和挑战的设计课题。 正文: 设计方案: 一课题名称:智能移动式送料机器人设计 二机器人工作过程及设计要求 自主设计智能移动小车,设计一个取料 手爪装配到小车上,完成取料机器人的机械系统设计,并进行机器人运动规划和取料虚拟仿真,使机

器人完成如下动作:沿规定路径行驶——工件夹取——车体旋转——手爪张开,将工件从储存处送到运料车上。 三机器人设计的内容 一机械手的设计:

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