单目机器人障碍物检测研究

单目机器人障碍物检测研究
单目机器人障碍物检测研究

 万方数据

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916

江大

报(工学版)

第42卷

取上下两块区域深度的平均值作为该区域的平均深度.在区域划分足够细的情况下,为了防止噪声的干扰,可以再增加区域在行上的深度梯度约束.

1.5整体算法流程

整体算法流程可归纳如下4个部分:

1)输入图像序列,提取Harris角点并用KLT算法进行跟踪,得到在图像序列中都可见的特征点;

2)根据这些特征点在各帧图像中的坐标组成W矩阵,使用改进的因子分解法得到场景的投影重建;

3)在满足DAQ约束的自标定的基础上得到场景的欧氏重建以及摄像机运动;

4)划分图像区域,通过深度信息来确定为障碍

物或者背景.

2试验结果

为了验证所提出障碍物检测算法的有效性,本文进行了真实的室外场景实验.采用图像序列分辨率为720×576,共计400帧.为了获得比较精确的摄像机实际位移以及防止因子分解法的累积计算量过大,以40帧为单位划分原图像序列,得到10个子

序列,对于每个子序列,每隔4帧抽出一帧,采样过后的10帧进行障碍物检测.以其中的一个子序列(200~239帧)为例,图2给出了采样过后该子序列的第一帧和最后一帧(即原序列的第200帧和236帧).

(a)第200帧

(b)第236帧

图2子序列中的第一帧和最后一帧

Fig.2

Firstandlastframeinsubsequence

本文首先选取并匹配特征点共1500个(如图3所示),然后用因子分解法得到场景的投影重建(如图4所示).通过满足DAQ约束的自标定求得

DAQ为

n’=

91O

OO00

0.000

30.00241.03671.1209

O.00910.06641.12091.2166

进而得到场景的欧氏重建(如图5所示).可以看出

欧氏重建真实地反映了特征点在世界坐标系中的位

置以及摄像的运动(位于欧氏重建三维图的底部的

(a)第200帧(b)第236帧

图3特征点选取与匹配

Fig.3

Featurepointsdetectingandtracking

O.5

图4场景的投影重建三维图

Fig.4

Projectivereconstructionof

scene

20l5~

105O

图5场景的欧氏重建三维图

Fig.5

Euclideanreconstructionof

scene

小坐标系代表了运动中摄像机光心的位置).最后,将该子序列中的每一帧图像划分为35×28个20像素×20像素的子区域(图像左右各空出10像素,上

面空出16像素作为边界),计算区域深度以及深度梯度,取阈值r,=8,r。=0.3,r。一4,确定障碍物区域,并用黑色块进行标记如图6所示.图7以起始帧、中间一帧和最后一帧为代表,反映了基于整个图像序列(400帧)由远而近的障碍物检测效果.

(a)第200帧

(b)第236帧

图6确定并标记障碍物区域

Fig.6

Obstacle

area

confirmingandlabeling

—y

7●』t

62

6叭∞∞OO

 

万方数据

第6期杜歆,等:基于单目视觉的障碍物检测917

(a)图像序列(b)检测结果

图7障碍物检测效果

Fig.7Detectingeffectofobstacle

3结语

基于单目视觉的障碍物检测方法首先由因子分解法得到场景的投影结构,由自标定升级至欧氏重建,再根据欧氏重建得到的深度信息来检测出图像序列中的障碍物.针对真实的室外场景图像的试验结果表明在一定的检测距离内,该方法能够在室外环境下获得比较好的障碍物检测效果.

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609—6】4. 万方数据

基于单目视觉的障碍物检测

作者:杜歆, 周围, 朱云芳, 刘济林, DU Xin, ZHOU Wei, ZHU Yun-fang, LIU Ji-lin

作者单位:杜歆,周围,刘济林,DU Xin,ZHOU Wei,LIU Ji-lin(浙江大学,信息与通信工程研究所,浙江,杭州,310027), 朱云芳,ZHU Yun-fang(浙江工商大学,计算机与信息工程学院,浙江,杭州

,310035)

刊名:

浙江大学学报(工学版)

英文刊名:JOURNAL OF ZHEJIANG UNIVERSITY(ENGINEERING SCIENCE)

年,卷(期):2008,42(6)

被引用次数:2次

参考文献(17条)

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引证文献(2条)

1.丁幼春.王书茂.陈红农用车辆作业环境障碍物检测方法[期刊论文]-农业机械学报 2009(z1)

2.李晶.程伟扰动测量环境中基于图像序列的模态参数识别[期刊论文]-北京航空航天大学学报 2009(9)

本文链接:https://www.360docs.net/doc/46513059.html,/Periodical_zjdxxb-gx200806003.aspx

工业机器人工作站系统集成技术教学大纲教学文案

工业机器人工作站系统集成技术 一、说明 1.课程的性质和内容 《工业机器人工作站系统集成技术》课程是技师学院工业机器人应用与维护专业的专业课。主要内容包括:模块一工业机器人码垛工作站系统集成、模块二工业机器人涂胶装配工作站系统集成、模块三工业机器人装配工作站系统集成。 2.课程的任务和要求 本课程的主要任务是培养学生熟练操作ABB机器人,能够独立完成机器人的基本操作,能够根据工作任务对ABB机器人进行程序编写,为学生从事专业工作打下必要的专业基础。 (1)通过本课程的学习,学生应该达到以下几个方面的专业基础。 (2)熟悉ABB机器人安全注意事项,掌握示教器的各项操作。 (3)掌握ABB机器人的基本操作,理解系统参数配置;学会手动操纵。 (4)掌握ABB机器人的I/O标准板的配置,学会定义输入、输出信号,了解Profibus适配器的连接。 (5)掌握ABB机器人的各种程序数据类型,熟悉工具数据、工件坐标、有效载荷数据的设定。 (6)掌握RAPID程序及指令,并能对ABB机器人进行编程和调试。 (7)熟悉ABB机器人的硬件连接。 3.教学中应该注意的问题 (1)本课程的教学以ABB机器人的应用。维护为主,注意培养学生对机器人编程和维护的能力。 (2)在本课程的教学中应该注意培养学生的逻辑思维能力。 (3)编程教学时,应让学生重点掌握机器人的数据类型和指令功能。二、学时分配表

三、课程内容及要求 模块一工业机器人码垛工作站系统集成 教学要求 1.了解工业机器人码垛工作站的组成。 2.掌握码垛工作站的机械装配。 3.掌握码垛工作站系统编程。 教学内容 任务1 认识码垛工业机器人工作站 任务2 筛选皮带机构的组装、接线与调试 任务3 立体码垛单元的组装、程序设计与调试 任务4 步进升降机构的组装、接线与调试 任务5 检测排列单元的程序设计与调试 任务6 机器人单元的程序设计与调试 任务7 机器人自动换夹具的程序设计与调试 任务8 机器人轮胎码垛入仓的程序设计与调试 任务9 机器人车窗分拣及码垛程序设计与调试 任务10 工作站整机程序设计与调试 教学建议 本项目的主要教学目标是使学生对码垛工作的有系统认识和形成编程逻辑。讲授是,注意结合简单的实例阐述本课程的作用,对于理论的知识可以先作简单的介绍,在后面的教学中再进一步深化。 模块二工业机器人涂胶装配工作站系统集成 教学要求 1.了解工业机器人涂胶工作站的组成。 2.掌握涂胶工作站的机械装配。 3.掌握涂胶工作站系统编程。 教学内容 任务1 认识涂装工业机器人 任务2 上料涂胶单元的组装、程序设计与调试 任务3 多工位旋转工作台的组装、程序设计与调试 任务4 机器人单元的程序设计与调试 任务5 机器人自动换夹具的程序设计与调试 任务6 汽车车窗框架预涂胶的程序设计与调试 任务7 机器人拾取车窗并涂胶的程序设计与调试 任务8 机器人装配车窗的程序设计与调试

十大优秀工业机器人系统集成商分析

十大优秀工业机器人系统集成商 分析 十大优秀工业机器人系统集成商分析 工业机器人产业是一个集系统集成、先进制造和精密配套融合一体的产业,是一个需要技术、制造、研发沉淀经验的行业。从我国机器产业链发展来看,由于受核心技术限制等多方面因素影响,我国工业机器人产业目前获得突破的主要为系统集成领域。国内一些领先企业从集成应用开始,主要借助对国内市场需求、服务等优势,逐渐脱颖而出,取得了不错的市场成绩。笔者对获得2013年十大优秀工业机器人系统集成商的发展概况及主要产品进行了简单归纳分析,以飨读者。 1、佛山市利迅达机器人系统有限公司(简称:利迅达) 佛山市利迅达机器人系统有限公司是从事机器人系统自动化集成和工业智能化设备研发、生产的高科技企业。公司筹备于2008年,于2010年4月正式成立,经过数年迅猛增长,已发展成为华南地区乃至国内规模最大,实力最强的专业工业机器人应用系统集成商。

利迅达与欧州多家高技术企业的机器人系统研发生产企业战略合作,令利迅达由一开始就在一个国际级的高起点上,再根据中国市场实际,研发出一系列具自有知识产权的全新意念的金属产品表面处理综合系统。其中“机器人打磨拉丝 系统”被评为2011年广东省高新技术产品;“机器人智能化焊接系统”被评为2012年广东省高新技术产品。公司为顺德区百家智能制造工程试点示范企业,在2013年被认定为国家级高新技术企业。 2、厦门思尔特机器人系统有限公司(简称:思尔特) 思尔特创建于2004年6月,位于厦门集美灌南工业区,是厦门市高新技术企业。思尔特多年来为中联、徐工、柳工、厦工、龙工、玉柴等多家国内大中型企业服务,设计制造出技术先进的机器人系统。 2009年,思尔特在上海成立全资子公司上海思尔特机器人科技有限公司,针对冲压机、折弯机、压铸机、弯管机、热锻机等机床的自动上下料生产线的研发、设计、制造。 2010年,思尔特决定打造西南区制造基地,于2010年7月注册成立全资子公司成都思尔特机器人科技有限公司。成都思尔特是西南地区首家专业机器人系统集成商,具有年集成200套机器人系统的能力,主营方向为汽车零部件及薄板焊接的机器人应用。 3、无锡丹佛数控装备机械科技有限公司(简称:丹佛) 无锡丹佛数控装备机械科技有限公司成立于2010年,现阶段主要经营项目分别为:abb工业机器人、韩国现代工业机器人、焊接机器人、搬运机器人、涂装机器人、机床上下料机器人、码垛机器人、焊接机器人、机器人取毛刺等等,同时为客户提供夹具设计制造及交钥匙工程。 丹佛又与几家大型的融资企业签订战略合作合伙,为那些有订单有市场而没有太多

工业机器人系统集成篇

一、机器人系统集成介绍 1.机器人工业化模式 工业机器人系统集成商处于机器人产业链的下游应用端,为终端客户提供 应用解决方案,其负责工业机器人应用二次开发和周边自动化配套设备的集成,是工业机器人自动化应用的重要组成。只有机器人本体是不能完成任何工作的,需要通过系统集成之后才能为终端客户所用。 相较于机器人本体供应商,机器人系统集成供应商还要具有产品设计能力、对终端客户应用需求的工艺理解、相关项目经验等,提供可适应各种不同应用 领域的标准化、个性化成套装备。从产业链的角度看,机器人本体(单元)是 机器人产业发展的基础,而下游系统集成则是机器人商业化、大规模普及的关键。本体产品由于技术壁垒较高,有一定垄断性,议价能力比较强,毛利较高。而系统集成的壁垒相对较低,与上下游议价能力较弱,毛利水平不高,但其市 场规模要远远大于本体市场。 工业机器人产业化过程中,可以归纳为三种不同的发展模式,即日本模式、欧洲模式和美国模式。 日本模式:各司其职,分层面完成交钥匙工程。即机器人制造厂商以开发 新型机器人和批量生产优质产品为主要目标,并由其子公司或社会上的工程公 司来设计制造各行业所需要的机器人成套系统,并完成交钥匙工程; 欧洲模式:一揽子交钥匙工程。即机器人的生产和用户所需要的系统设计 制造,全部由机器人制造厂商自己完成; 美国模式:采购与成套设计相结合。美国国内基本上不生产普通的工业机 器人,企业需要时机器人通常由工程公司进口,再自行设计、制造配套的外围 设备,完成交钥匙工程中国与美国类似,机器人公司集中在机器人系统集成领域。 目前,国内的机器人企业多为系统集成商。根据国际经验来看,国内的机 器人产业发展更接近于美国模式,即以系统集成为主,单元产品外购或贴牌, 为客户提供交钥匙工程。与单元产品的供应商相比,系统集成商还要具有产品 设计能力、项目经验,并在对用户行业深刻理解的基础之上,提供可适应各种 不同应用领域的标准化、个性化成套装备。 中国机器人市场基础低、市场大。中国机器人产业化模式较可行的是从集 成起步至成熟阶段采用分工模式。即美国模式(集成)-日本模式(核心技术)-德国模式(分工合作)。 2.工业机器人集成产业应用方向

【CN110053043A】一种工业机器人碰撞检测方法、装置、电子设备及介质【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910163469.X (22)申请日 2019.03.05 (71)申请人 华南理工大学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 (72)发明人 张铁 洪景东  (74)专利代理机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 代理人 何淑珍 黄海波 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种工业机器人碰撞检测方法、装置、电子 设备及介质 (57)摘要 本发明公开了一种基于包络线的工业机器 人碰撞检测方法、装置、设备及介质,所述方法包 括步骤:S1、当机器人处于稳定运动状态时,得到 各关节的力矩误差曲线L;S2、设置针对各力矩误 差曲线L的类包络曲线;S3、实时更新每个离散时 间点各关节的上包络曲线L up 和下包络曲线L down , 并计算每个离散时间点各关节的上包络曲线L up 和下包络曲线L down 的差值;S4、当各关节上包络 曲线L up 和下包络曲线L down 的差值都大于所述碰 撞检测阈值L thr 时,则判定机器人存在碰撞并执 行步骤S5;S5、暂停机器人的运动,显示发生碰撞 的关节并报警。本发明不需要额外的设备和复杂 的算法,具有低成本和较高的实用性,可广泛适 用于工业机器人的生产工作过程中。权利要求书2页 说明书7页 附图1页CN 110053043 A 2019.07.26 C N 110053043 A

1.一种基于包络线的工业机器人碰撞检测方法,其特征在于,包括步骤: S1、当机器人处于稳定运动状态时,比较各关节的实时计算力矩与实际力矩得到各关节的力矩误差曲线L; S2、设置针对各力矩误差曲线L的类包络曲线,所述类包络曲线位于各力矩误差曲线L 两侧,包括上包络曲线L up 和下包络曲线L down ,并满足L down (k)≤L(k)和L up (k)≥L(k),其中,k 为时间点,L(k)为k时间点力矩误差曲线L对应的值,L up (k)为k时间点上包络曲线对应的值,L down (k)为k时间点下包络曲线对应的值; S3、实时更新每个离散时间点各关节的上包络曲线L up 和下包络曲线L down ,并计算每个离散时间点各关节的上包络曲线L up 和下包络曲线L down 的差值; S4、当各关节的各关节的上包络曲线L up 和下包络曲线L down 的差值都小于等于设定的碰撞检测阈值L thr >0时,判定机器人没有碰撞发生,机器人保持预设的稳定运行状态并返回步骤S1;当各关节上包络曲线L up 和下包络曲线L down 的差值都大于所述碰撞检测阈值L thr 时,则判定机器人存在碰撞并执行步骤S5; S5、暂停机器人的运动,显示发生碰撞的关节并报警。 2.根据权利要求1所述的基于包络线的工业机器人碰撞检测方法,其特征在于,所述的步骤S1中具体包括: 当机器人处于稳定运动状态时,通过机器人的动力学模型,结合机器人的运动状态实时计算机器人运动过程中各关节力矩得到计算力矩;将所述计算力矩与关节的实时实际力矩进行比较,得到各关节的力矩误差曲线L。 3.根据权利要求1所述的基于包络线的工业机器人碰撞检测方法,其特征在于,所述的步骤S3中,每个离散时间点各关节的上包络曲线L up 和下包络曲线L down 的的更新过程包括步骤: S31、计算类包络线的k时间点的均值线L mid 的值: L mid (k)=L up (k)/2+L down (k)/2 其中,L mid 为类包络线的均值线,L mid (k)为k时间点均值线L mid 对应的值; S32、根据k时间点力矩误差曲线L对应的值L(k)与所述类包络线的k时间点的均值线L mid 的值的大小关系计算k+1时间点上包络曲线L up 和下包络曲线L down 的值: 其中,α为预设的类包络线增大和减小的变化速率,其值大于所述力矩误差曲线L的平均斜率; S33、调整k+1时间点上包络曲线L up 和下包络曲线的值: 若L up (k+1)L(k+1),则L down (k+1)=L(k+1)。 4.根据权利要求3所述的基于包络线的工业机器人碰撞检测方法,其特征在于,所述的步骤S3中,计算每个离散时间点各关节的上包络曲线L up 和下包络曲线L down 的差值具体为: 权 利 要 求 书1/2页2CN 110053043 A

工业机器人论文

工业机器人应用技术论文 论文题目:工业机器人论文 编号:

论工业机器人 摘要: 机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多种学科而形成的高新技术。机器人一般是由机械本体、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种综合了人和机器的特长、能在三维空间完成各种作业的机电一体化装置。它具有人对环境状态的反应,也有机器可以长时间工作、精确度高、坑恶劣环境的能力,可以用来完成人类无法完成的工作。随着电脑技术、电子产品及生物遗传工程等技术的大踏步的发展,机器人的研发热潮已经从实验室走进了生产流水线,走进了人类的生活。 关键词:机器人组成分类应用 正文: 一、工业机器人的组成 工业机器人一般由机械结构系统、伺服驱动系统、检测装置和控制系统四个基本部分组成。大多数机器人有3~6个运动自由度,其腕部通常有1~3个运动自由度。(一)机械结构系统:即机器人‘‘本体’’,由机身、手臂、手腕和末端执行器四大件组 成。 图1 机器人机械结构系统 1--手部(末端执行器);2--手腕;3--手臂;4--机身 (二)伺服驱动系统:伺服驱动系统包括动力装置和传动机构,用于使执行机构产生相应的动作。 (三)检测装置:由内部传感器和外部传感器组成,其作用就是获取机器人内部和外部的信息,并把这些信息反馈给控制系统。 (四)控制系统:控制系统按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号

并进行控制,控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信息,支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。 控制系统有两种分式。一种是集中控制,即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散(级)式控制。 二、工业机器人的分类 工业机器人有哪些分类?随着人类对机器人的深入研究,机器人的种类也是五花八门,工业机器人按照不同的分类标准可以分为不同的类别。 (一)按照工业机器人的运动形态分类 直角坐标型工业机器人、圆柱坐标型工业机器人、球坐标型工业机器人、多关节型工业机器人、平面关节型工业机器人和并联型工业机器人。 (二)按照输入信息的分式分类 操作机械手、固定程序工业机器人、可编程型工业机器人、程序控制工业机器人、示教型工业机器人和只能型工业机器人。 (三)按照驱动分式分类 液压型工业机器人、电动型工业机器人、气压型工业机器人。 (四)按照运动轨迹分类 点位型工业机器人、连续轨迹型工业机器人。 三、工业机器人的应用 (一)工业机器人的应用领域 工业机器人的应用领域日渐广泛,经过四十多年的发展,工业机器人已在越来越多的领域得到了广泛的应用。在制造业中,尤其是在汽车产业中,工业机器人得到了广泛的应用。如在毛培制造、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中,机器人已经取代了人工作业。随着机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平不断地提高,机器人的应用范围还在不断地扩大,已从汽车制造业推广到看其他制造业,进而推广到诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电维护维修机器人等各种非制造业。此外,在国防军事、医疗卫生、家政服务机器人等均有应用实例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要作用。 (二)工业机器人在汽车生产线上的应用 工业机器人在汽车生产线上的工作主要有弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂的作业。在汽车生产的车身生产中,大量的压铸、焊接、检测等工作,由于制造汽车车身的工作量大,危险性高,因此都是由工业机器人参与和完成。 1、焊接机器人在汽车底盘焊接中的应用 国内生产的桑塔纳、帕萨特、别克、赛欧、波罗等品牌轿车的后轿、副车架、摇臂、悬架、减震器等底盘零件大都是以MIG焊接工艺为主的受力安全零件。主要构件采用冲压焊接,板厚平均为1.5~4mm,焊接主要以搭接、角接头形式为主,焊接质量要求非常高,质量影响轿车的安全性能。 焊接机器人适合于多品种、高质量的生产方式,目前已经广泛应用于汽车制造业。汽车底盘、座椅骨架、导轨、消声器以及液力变矩器等焊接件的生产均使

机器人系统集成商排名

多年质保操作简单方便快捷—————————————————————————————————————————————随着我们生产设备的进步,越来越多的企业希望能够更好的利用非人力资源,因为用人成本一年比一年增加,而工业机器人的出现正能将中国工业推向机械自动化、无人化并且创造更高的附加值。接下来由安徽泰珂森智能装备科技有限公司为您简单介绍其系统集成商排名,希望能给您带来一定程度上的帮助。 No.1安徽泰珂森智能装备科技有限公司 公司不断拓展科研和创新能力,产品和服务涉及工业视觉检测,工业机器人自动化应用工程,工业机器人周边产品研发等领域。 No2.拓科智能 深圳市拓科智能科技有限公司于2015年成立,16年3月深圳龙华办公厂房启用,而6月上海分公司成立,年底东莞松山湖生产基

多年质保操作简单方便快捷—————————————————————————————————————————————地启用。目前主要在手机、笔记本电脑、平板电脑、音响、电视机等3C数码产品的智能自动化生产设备、智能自动化检测设备领域。 作为新锐公司,拓科智能在3C电子行业拥有“自动USB插拔烧录设备”、“手机包装线”“手机PCBA测试线”“MMI”“自动手机标签贴附设备”等诸多硬件,并理提供软硬件系统集成解决方案。 No.3利迅达 作为一家以打磨抛光用工业机器人起家的系统集成商,自2008年筹建至今,广东利迅达机器人系统股份有限公司一直在不断拓宽自身在机器人领域的版图。 安徽泰珂森智能装备科技有限公司集机械手、工业机器人系统集成研发、制造、销售、自动化控制工程承包于一体的综合性自动化技术企业。公司在自动化领域具备充足的技术研发能力和丰富的项目经

基于深度图像检测的机器人碰撞避免方案

2017年7月 控 制 工 程 July. 2017 第24卷第7期 Control Engineering of China V ol.24, No.7 文章编号:1671-7848(2017)07-1514-05 DOI : 10.14107/https://www.360docs.net/doc/46513059.html,ki.kzgc.150566 基于深度图像检测的机器人碰撞避免方案 姚湘1,3,徐平平2,王华君1 (1.无锡太湖学院 物联网工程学院,江苏 无锡 214064; 2.东南大学 信息科学与工程学院,南京 211189; 3.江苏省物联网应用技术重点建设实验室,江苏 无锡 214064) 摘 要:在人机共存的生产环境中,提高人机协作的安全性对增强工作效率和整体生产 力至关重要,为此提出一种基于深度图像检测的实时碰撞避免控制系统。首先,使用两 个Kinect 图像传感器作为深度摄像机,构建机器人所在环境的3D 模型;然后,进行深度 图像处理,移除已知固定物体和环境背景;接着,检测并构建操作人员图像的点云,与 机器人3D 模型合并,计算两者之间最小距离;最后,控制器根据距离阈值做出碰撞避免 策略。通过人机装配实验表明,该方案能有效进行碰撞检测和碰撞避免。 关键词:人机协作;深度图像检测;3D 模型;碰撞避免;安全控制 中图分类号:TN241 文献标识码:A Design of Robot Collision Avoidance Security Scheme Based on Depth Image Detection YAO Xiang 1,3, XU Ping-ping 2, WANG Hua-jun 1 (1. The Internet of Things Engineering College, Taihu University of Wuxi, Wuxi 214064, China; 2. School of Information Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 211189, China; 3. The Internet of Things Application Technology of Key Construction Laboratory in Jiangsu Province, Wuxi 214064, China) Abstract: The safe human–robot collaboration is of paramount importance for enhanced work efficiency and overall productivity in the human–robot collaborative environment, real-time collision detection and avoidance scheme based on depth image is proposed. Firstly, two Kinect image sensors are used as the depth of the camera to construct the 3D model of the environment where the robot is. Then, the known fixed objects and environment background through the depth of image processing is removed. The point cloud of operator image is detected and constructed, and merged with the robot 3D model, the minimum distance between the two is calculated. Finally, the controller makes the collision avoidance strategy according to the distance threshold. The man-machine assembly experiments show that proposed scheme can effectively detect collision and avoid collision. Key words: Human-robot collaboration; depth image detection; 3D model; collision avoidance; security control 1 引 言 当人和机器人协作工作时,对人类的实时安全 防护至关重要[1,2],需进行实时碰撞检测并通过控制 机器人运行方式避免碰撞[3]。关于人机协作生产环 境中安全监控和保护,常用的方法有两种,即基于 视觉的方法,例如基于运动、颜色和纹理分析的3D 监控[4];基于惯性传感器方法,借助运动信息捕捉 设备[5]。 文献[6]使用双Kinect 传感器改进微软Kinect SDK 提供的骨架跟踪,然而,该系统具有一些限制,整个人体必需视作正确初始化的骨骼。 为了节约能源并实现人机协作的目的,需开发一种成本有效且适用于操作员与机器人在动态生产环境共存的实时安全解决方案[7]。因此,本文设计了一种新的机器人碰撞避免控制系统,根据环境中深度图像和3D 模型进行实时碰撞检测,通过路径修改和实时机器人控制来避免碰撞。 万方数据

工业机器人系统集成市场现状与特点

工业机器人系统集成市场现状与特点 目前大多数国内机器人厂商业务集中于此,竞争激烈从产业链的角度看,机器人本体(单元)是机器人产业发展的基础,而下游系统集成则是机器人商业化、大规模普及的关键。只有机器人裸机是不能完成任何工作的,需要通过系统集成之后才能为终端客户所用。系统集成方案解决商处于机器人产业链的下游应用端,为终端客户提供应用解决方案,其负责工业机器人软件系统开发和集成,是工业机器人自动作业的重要构成。在我国,系统集成商多是从国外购臵机器人整机,根据不同行业或客户的需求,制定符合生产需求的解决方案。 系统集成想从小做大规模并不容易。系统集成企业的工作模式是非标准化的,从销售人员拿订单到项目工程师根据订单要求进行方案设计,再到安装调试人员到客户现场进行安装调试,最后交给客户使用,不同行业的项目都会有其特殊性,很难完全复制。如果专注于某个领域,可以获得较高的行业壁垒,但这个壁垒也使系统集成企业很难跨行业去扩张,其规模也很难上去。 尽管存在诸多障碍,近年来国内还是涌现一批系统集成行业的佼佼者。国际机器人系统集成企业主要有kuka、abb、发那科、科马、锐驰机器人、徕斯等。国内涉足下游集成应用领域的上市公司包括新松机器人、博实股份、天奇股份、广州数控、埃斯顿等,其中新松机器人为国内最大的系统集成商,主要从事工业机器人及自动化成套装备系统的研发、制造。新三板公司有伯朗特、林克曼、拓斯达等。 机器集成产业现状 机器人系统集成商作为中国机器人市场上的主力军,普遍规模较小,年产值不高,面临强大的竞争压力。根据GGII的数据显示,截至2014年9月,中国机器人相关企业428家,其中系统集成商就占88%,并且从相关市场数据来看,现阶段国内集成商规模都不大,销售收入1个亿以下的企业占大部分,能做到5个亿的就是行业的佼佼者,10个亿以上的全国范围屈指可数。 一般工业是指非汽车行业。目前汽车行业的自动化程度比较高,供应商体系相对稳定。而一般工业的自动化改造需求相对旺盛。全球工业机器人集成从应用角度看“搬运”占比最高。全球工业机器人销量中,半数机器人用于搬运应用。搬运应用中又可以按照应用场景不同分为拾取装箱、注塑取件、机床上下料等。按照应用来分,占比前三的应用为搬运50%,焊接28%,组装9%。现阶段工业机器人系统集成有如下特点: 1)不能批量复制 系统集成项目是非标准化的,每个项目都不一样,不能100%复制,因此比较难上规模。能上规模的一般都是可以复制的,比如研发一个产品,定型之后就

工业机器人考点大全--习题答案

1-1.请为工业机器人和智能机器人给出定义。 答:工业机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置,通过可编程动作来完成各种任务并具有编程能力的多功能机械手。 智能机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些和人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器。 1-2.简述机器人的组成部分及其作用。 答:机器人是由机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统四部分组成。 其中,机械系统由机身、肩部、手腕、末端操作器和行走机构组成;工业机器人的机械系统的作用相当于认得身体。 驱动系统可分为电气、液压、气压驱动系统以及它们结合起来使用的综合系统组合; 该部分的作用相当于人的肌肉。 控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序及从传感器反馈回来的信号,控制机器人的执行机构,使其完成规定的运动和功能;该部分的作用相当于人的大脑。 感知系统由内部传感器和外部传感器组成。其中,内部传感器用于检测各关节的位置、速度等变量,为闭环伺服控制系统提供反馈信息;外部传感器用于检测机器人和周围环境之间的一些状态变量,如距离、接近程度、接触程度等,用于引导机器人,便于其识别物体并作出相应的处理。该部分的作用相当于人的五官。 2-1.工业机器人机械系统总体设计主要包括哪几个方面的内容? 答:工业机器人的设计过程是跨学科的综合设计过程,设计机械设计、传感技术、计算机使用和自动控制等多方面的内容。 2-2.机器人的三种驱动方式各自的优缺点是什么? 答:机器人常用的驱动方式主要有液压驱动、气压驱动和电气驱动三种基本类型。 液压驱动方式 液压驱动的特点是功率大,结构简单,可以省去减速装置,能直接和被驱动的连杆相连,响应快,伺服驱动具有较高的精度,但需要增设液压源,而且易产生液体泄漏,故目前多用于特大功率的机器人系统。 优点: (1) 液压容易达到较高的单位面积压力体积较小, 可以获得较大的推力或转矩。 (2) 液压系统介质的可压缩性小, 工作平稳可靠, 并可得到较高的位置精度 (3) 液压传动中, 力、速度和方向比较容易实现自动控制

工业机器人系统集成题库

一、填空题 1、工业机器人通常由执行机构、驱动系统、控制系统、传感系统四部分组成。 2、工业机器人手部工作原理不同,结构形式不同按其夹持原理不同,可以分为机械式、磁力式和真空式三种。 3、电气设备包含用于轴1至轴6电机的所有电机电缆和控制电缆。 4、工业机器人外围设施的电气连接包括防护门的电气连接、静电保护的连接。 5、工业机器人工作站集成一般包括硬件集成、和软件集成两个过程。硬件集成需要根据需要对各个设备接口进行统一定义,以满足通信要求;软件集成则需要对整个系统的信息流进行综合,然后再控制各个设备按流程运转。 6、工业机器人工作站设计过程包括可行性分析、工作站和生产线的详细设计、制造与运行、交付使用四部完成。 7、工业机器人弧焊工作站主要由机器人系统、焊枪、焊接电源、送丝机构、焊接变位机等组成。 8、焊枪导电嘴为机器人移动TCP点,机器人的运动主要由各轴单独运动、TCP点直线运动、机器人姿态运动3种运动方式。 9、安川MA1400机器人包括机器人本体、DX100控制柜、示教器组成。 10、DX100控制柜主要由控制柜冷却、电源接通单元、基本轴控制基板、CPU单元、CPS单元、断路器基板、I/O单元、机械安全单元、机器人专用输入端子台、伺服单元组成。 11、电源接通单元是由电源接通顺序基板和伺服电源接触器以及线路滤波器组成。 12、电源接通单元根据来自电源接通顺序基板的伺服电源控制信号的状态,打开或关闭伺服电源接触器,供给伺服单元电源,电源接通单元经过线路滤波器对控制电源供给电源。 13、CPU单元是由控制器电源基板与基本架、控制基板、机器人I/F单元和轴控制基板组成。 14、伺服单元主要由变频器及PWM放大器构成。 15、弧焊工作站中需要根据材质或焊缝的特性来调整焊接电压或电流的大小及是否需要摆动,用程序数据来控制这些变化的因素通过设定焊接参数、起弧收弧参数、摆弧参数来实现。 16、盛放二氧化碳气体的气瓶一般分为飞虹吸式、虹吸式两种。 17、弧焊专用基板是DX100控制柜与焊接电源连接交换信息,弧焊基板具有2路模拟输出、2路模拟输入、以及焊接电源的输入输出状态信号。 18、机器人与焊接电源的接口信号一般需要包括对焊接电源状态的控制、对焊接参数的控制、焊接电源给机器人的反馈信号三种功能。 19、DX100控制柜电源连接漏电断路器,要使用可防止高频的漏电断路器,它能防止整流器的高频漏电流引起的误动作。 20、专用输入输出信号的功能是机器人系统预先定义好的,当外部操作设备作为系统来控制机器人及相关设备时,要使用专用输入输出。 21、通用输入输出主要是在机器人的操作程序中使用,作为机器人和周边设备的即时信号。 22、工业机器人点焊工作站由机器人系统、伺服机器人焊钳、冷却水系统、电阻焊接控制器装置、焊接工作台等组成。 23、电极材料具有足够高的导电率、热导率和高温硬度的制造要求。 24、点焊电极的结构可分为标准直电极、弯电极、帽式电极、螺纹电极、和复合电极五种。 25、点焊机器人控制系统由本体控制部分及焊接控制部分组成。本体控制部分主要实现示教在线、焊点位置及精度控制,控制分段的时间及程序转换,还通过改变主电路晶闸管的导通角而实现焊接电流控制。 26、目前使用的机器人点焊电源主要由单相工频交流点焊电源和逆变二次整流式点焊电源两种。

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

T-35-O-Y 工业机器人工作站系统集成试卷-8答案

一、选择题(每题2分,共10分) 1.具有一个旋转轴和两个平移轴的机器人为 B 机器人。 A 直角坐标型 B 圆柱坐标型 C 球坐标型 D 关节型 2.气流负压吸盘采用 B ,能保证吸盘内持续产生负压。 A 挤压排气 B 气流负压 C 真空抽气 D 电磁吸力 3.工业机器人工作站是以 B 作为加工主体的作业系统。 A 周边设备 B 工业机器人 C 末端执行器 D 控制系统 4.真空式手爪属于 B 。 A 机械式夹手爪 B 气吸式手爪 C 多指手爪 D 磁吸式手爪 5.工业机器人弧焊工作站的周边设备有 B 。 A 机器人 B 变位机 C 焊钳 D 机器人控制柜 二、填空题(每空1分,共55分) 1.伺服监控寄存器IB80000=1表示运动控制器操作准备就绪。 2.“Servo Parameter”的Pn.50B Digits:0]用于设定反转限位信号的类型。 3.伺服固定参数是由所使用电机和其它设备的固有值决定的。 4.关节坐标型机器人由大小两臂和立柱组成。 5.系统“自动配置”时,超行程设置为 Disabled(无效)。 6.机器人的自由度要根据其用途选择,一般在 3~6 个之间。 7.连续轨迹控制是指机器人按照规定的路径平稳和准确的运动。 8.如果DX100控制柜不位于工作场地内,可通过外部设备远程接通和切断控制电源。 9.机器人的定位精度由机械误差、控制算法与系统分辨率等组成。 10.伺服固定参数“功能选择标志1 (funct ion selection flag)”的bit3用于正向超程设置。 11.直角坐标型机器人由三个相互正交的平移坐标轴组成,各个坐标轴运动独立,其工作空间图形为长方形。 12.可以进行自动化搬运作业的工业机器人称为搬运机器人。 13.根据吸盘内腔负压产生的方法,真空式吸盘可分为真空吸盘、气流负压吸盘和挤气负压吸盘等三种基本类型。 14.DX100控制柜的I/O单元的型号为JZNC-YIU01-E 。 15.关节坐标型机器人大小臂之间用铰链连接形成肘关节,大臂和立柱连接形成肩关节,可实现三个方向的旋转运动。 16.工业机器人的技术参数反映了机器人的适用范围和工作性能,是选择和使用机器人时必须考虑的关键问题。 17.扩散反射型光电传感又称为漫射型光电传感。 18.MP2310的Ethernet通信IP地址默认为 192.168.1.1 。 19.光电传感器的输出形式为集电极开路输出,有 NPN 型和 PNP 型。 20.应根据机器人的应用场合,如易燃、易爆、高温、腐蚀的环境中,选择机器人所需要的防护等级。 21.圆柱坐标型机器人由支柱和水平臂组成。 22.电动式机器人是由电动机驱动执行机构运动的。 23.机器人外部控制主要包括:外部急停、外部暂停、外部伺服ON 、 外部运行等。 24.光电传感器的输出电路形式有二线制、三线制、四线制。 25.MP2310的Ethernet通信IP地址在 218IFA 中设置。 26.工业机器人按驱动方式分为液压式、气动式和电动式机器人。 27.“可选SVB”模块SVB-01安装于 MP2310的可选插槽中。 28.如果使用PLC发送高频脉冲给伺服驱动器,控制伺服电机运行,PLC的输出类型必须选择晶体管类型。 29.工业机器人按执行机构的运动控制方式分为点位控制和连续轨迹控制。

十大优秀工业机器人系统集成商分析

十大优秀工业机器人系统集成商分析

十大优秀工业机器人系统集成商分析 工业机器人产业是一个集系统集成、先进制造和精密配套融合一体的产业,是一个需要技术、制造、研发沉淀经验的行业。从我国机器产业链发展来看,由于受核心技术限制等多方面因素影响,我国工业机器人产业目前获得突破的主要为系统集成领域。国内一些领先企业从集成应用开始,主要借助对国内市场需求、服务等优势,逐渐脱颖而出,取得了不错的市场成绩。笔者对获得2013年十大优秀工业机器人系统集成商的发展概况及主要产品进行了简单归纳分析,以飨读者。 1、佛山市利迅达机器人系统有限公司(简称:利迅达) 佛山市利迅达机器人系统有限公司是从事机器人系统自动化集成和工业智能化设备研发、生产的高科技企业。公司筹备于2008年,于2010年4月正式成立,经过数年迅猛增长,已发展成为华南地区乃至国内规模最大,实力最强的专业工业机器人应用系统集成商。 利迅达与欧州多家高技术企业的机器人系统研发生产企业战略合作,令利迅达由一开始就在一个国际级的高起点上,再根据中国市场实际,研发出一系列具自有知识产权的全新意念的金属产品表面处理综合系统。其中“机器人打磨拉丝系统”被评为2011年广东省高新技术产品;“机器人智能化焊接系统”被评为2012年广东省高新技术产品。公司为顺德区百家智能制造工程试点示范企业,在2013年被认定为国家级高新技术企业。 2、厦门思尔特机器人系统有限公司(简称:思尔特)

业经验、8年注塑行业工业机械手生产制造与研发成果,5年经销网络与渠道管理经验。并联合多所高校及通过装备行业协会进行技术交流与合作,不断夯实技术基础与实力;并取得了众多产品专利证书。 川一产品广泛应用于食品包装、化妆品包装、日用塑胶制品、大小家电制品、消费类电子产品、汽车配件、蓄电池塑胶产品、建材塑胶产品、医疗及体育用品等广大塑胶制品行业的自动化生产。 川一拥有一支高素质的研发队伍,包括机械手设计、软件开发、电路设计、气动设计等,运用先进电脑设计系统,CAD、3D立体设计模演和分析真实工况,不断改善和推出新机型以满足市场和客户的需求。 5、上海新同惠自动化系统有限公司(简称:新同惠) 上海新同惠自动化系统有限公司是上海理工大学自动化研究所主导的综合性企业。业务涉及火焰表面处理系统、等离子表面处理系统、喷涂前工艺和工业机器人系统集成,以及现场总线、非标自动装备设计和制造、各种工业应用的测试平台开发、塑胶件表面预处理系统、制罐焊接系统、平板玻璃烘箱系统、触摸屏和PLC整合模块、技术开发。公司倡导为客户生产工艺及工装所有问题提供整体解决方案。 新同惠拥有博士、硕士学位的研发人员占员工总数90%以上,拥有十多项发明专利,且逐年增加,紧密的院企联合创新型企业。拥有中国海关授予的独立进出口权,取得ISO9001质量管理体系认证。公司业务遍及东南亚、欧美等地区,在业内享有良好的口碑,行业排名前十大系统集成商。

(完整word版)工业机器人结构设计

1绪论 1.1工业机器人概述 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作,自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学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。机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置,既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力。从某种意义上说它也是机器进化过程的产物,它是工业以及非工业领域的重要生产和服务性设备,也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。机械手是模仿人手的部分动作,按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。工业机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率;可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全

生产,尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中,由它代替人进行正常的工作,意义更为重大。因此,工业机械手在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的应用。工业机械手的结构形式开始比较简单专用性较强,仅为某台机床的上下料装置,是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作,适用范围比较广的“程序控制通用机械手”,简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序,适应性较强,所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的应用。 1.2工业机器人的组成和分类 1.2.1工业机器人的组成 机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等组成。各系统相互之间的关系如方框图1.1所示。 图1.1机器人组成系统

工业机器人控制系统组成及典型结构

工业机器人控制系统组成及典型结构 一、工业机器人控制系统所要达到的功能 机器人控制系统是机器人的重要组成部分,用于对操作机的控制,以完成特定的工作任务,其基本功能如下: 1、记忆功能:存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。 2、示教功能:离线编程,在线示教,间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。 3、与外围设备联系功能:输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。 4、坐标设置功能:有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。 5、人机接口:示教盒、操作面板、显示屏。 6、传感器接口:位置检测、视觉、触觉、力觉等。 7、位置伺服功能:机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。 8、故障诊断安全保护功能:运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。 二、工业机器人控制系统的组成 1、控制计算机:控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32位、64位等如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。 2、示教盒:示教机器人的工作轨迹和参数设定,以及所有人机交互操作,拥有自己独立的CPU以及存储单元,与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 3、操作面板:由各种操作按键、状态指示灯构成,只完成基本功能操作。 4、硬盘和软盘存储存:储机器人工作程序的外围存储器。 5、数字和模拟量输入输出:各种状态和控制命令的输入或输出。 6、打印机接口:记录需要输出的各种信息。 7、传感器接口:用于信息的自动检测,实现机器人柔顺控制,一般为力觉、触觉和视觉传感器。 8、轴控制器:完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。 9、辅助设备控制:用于和机器人配合的辅助设备控制,如手爪变位器等。 10、通信接口:实现机器人和其他设备的信息交换,一般有串行接口、并行接口等。 11、网络接口 1)Ethernet接口:可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC通信,数据传输速率高达10Mbit/s,可直接在PC上用windows库函数进行应用程序编程之后,支持TCP/IP通信协议,通过Ethernet接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。

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