機(jī)器人自動(dòng)工件箱揀選：成功的新維度

第第頁(yè)機(jī)器人自動(dòng)工件箱揀選：成功的新維度手動(dòng)撿工件箱的工作繁瑣而緩慢，手動(dòng)每碰一次零件，工資本錢和受傷的可能性都會(huì)加添。很多制造工廠的重要目標(biāo)是限度地削減工人執(zhí)行重復(fù)性任務(wù)的需求，并使過(guò)程自動(dòng)化。這種方法使制造商能夠更好地利用嫻熟勞動(dòng)力來(lái)完成更多而雜的任務(wù)，并連續(xù)優(yōu)化他們的運(yùn)營(yíng)。雖然人類從工件箱中隨機(jī)選擇物品是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的工作，但這項(xiàng)工作實(shí)際上特別多而雜，需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。由于機(jī)器人揀箱需要各種形式的感知和決策，系統(tǒng)必須識(shí)別零件的位置和方向，知道箱子的位置，并計(jì)算和優(yōu)化三維軌跡以到達(dá)和提取箱子內(nèi)容。然后，在開始移動(dòng)時(shí)，機(jī)器人必須躲避障礙物，包含工件箱自身的內(nèi)部，取出零件，放在它們應(yīng)當(dāng)在的地方，而不損壞它們。為了通過(guò)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)有效的工件箱分類，三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)揮了作用：三維機(jī)器人視覺(jué)機(jī)器學(xué)習(xí)本領(lǐng)計(jì)算機(jī)的處置本領(lǐng)足以快速牢靠地執(zhí)行這一過(guò)程。為了理解3D視覺(jué)的緊要性（這對(duì)成功的自動(dòng)箱柜揀選是的），有必須理解2D機(jī)器人視覺(jué)的進(jìn)展和應(yīng)用。早期的拾放系統(tǒng)使用2D視覺(jué)技術(shù)來(lái)識(shí)別X和Y平面上的零件。掌控器使用這些信息來(lái)訓(xùn)練機(jī)器人重復(fù)這些任務(wù)。自20世紀(jì)90時(shí)代以來(lái)，2D視覺(jué)系統(tǒng)的進(jìn)展使得工件箱拾取速度更快，本錢更低，設(shè)置更快，現(xiàn)在它還包含先進(jìn)的算法，可以簡(jiǎn)化特定應(yīng)用系統(tǒng)的訓(xùn)練。二維視覺(jué)是見(jiàn)的工業(yè)機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)，高度發(fā)達(dá)，相對(duì)便宜。它可以定位和拾取物體，因此不需要操作員處置物體和/或建筑夾具來(lái)固定它。輸送機(jī)零件傳送不需要支架來(lái)定位零件。物體可以隨機(jī)定向，機(jī)器人無(wú)需組織就能探測(cè)到。二維系統(tǒng)具有很少的移動(dòng)部件，因此簡(jiǎn)化了自動(dòng)化單元的操作。然而，2D視覺(jué)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單性導(dǎo)致了一些限制。2D系統(tǒng)使用X和Y偏移以及平面的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)定位零件。物品必須相對(duì)平坦，照明必須在組件和背景之間產(chǎn)生充足的對(duì)比?？梢匀萑桃恍┲丿B，但是對(duì)象應(yīng)當(dāng)分散到肯定程度，以確保牢靠的性能。通過(guò)加添第三或Z軸維度的感測(cè)本領(lǐng)，3D視覺(jué)系統(tǒng)使用X、Y和Z位置在多個(gè)自由度上定位零件。由于這種本領(lǐng)，3D視覺(jué)可以更簡(jiǎn)單地對(duì)重疊的零件進(jìn)行裝箱分類，甚至可以區(qū)分半結(jié)構(gòu)化的物品，例如用塑料或紙質(zhì)保護(hù)支架包裹的零件。3D視覺(jué)系統(tǒng)特別適合人類操作員無(wú)法忍受的惡劣環(huán)境，包含冷凍室。為成功做好準(zhǔn)備。為了確保有效的箱柜拾取操作，的攝像機(jī)放置對(duì)于3D機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)是至關(guān)緊要的，而且取決于所需的部件和操作。當(dāng)需要大視野時(shí)，放置在適當(dāng)位置的固定攝像機(jī)可以看到整個(gè)工作空間。機(jī)器人拿起零件，機(jī)器人處置完零件并返回后，處置器會(huì)花時(shí)間識(shí)別下一個(gè)零件的位置。機(jī)器人攜帶的相機(jī)的第二個(gè)選項(xiàng)也可以察看廣闊的區(qū)域。定位機(jī)器人攝像機(jī)并拍照以確定其精準(zhǔn)明確位置。這種布置比固定攝像機(jī)設(shè)置供給了更多的快捷性，但周期時(shí)間較長(zhǎng)。第三種但不太常見(jiàn)的攝像機(jī)放置方法是在機(jī)器人自身上使用一個(gè)固定的攝像機(jī)。除了攝像頭的位置，還有很多其他因素會(huì)影響機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)保持有效識(shí)別牢靠性的本領(lǐng)。例如，連續(xù)光亮的光源對(duì)于拾取操作至關(guān)緊要。對(duì)于2D系統(tǒng)來(lái)說(shuō)尤其如此，它受益于使用安裝在機(jī)器人上的光源來(lái)克服對(duì)背景混亂或照明細(xì)小變更的敏感性。在某些情況下，光可能還需要具有特定的顏色或頻率，例如紅外照明，以便提高檢測(cè)精度。物體自身的配置——，包含它的大小和多而雜程度，以及零件的大小和攝像頭產(chǎn)生的圖像的大小3354，也會(huì)影響識(shí)別的牢靠性。當(dāng)零件被一致識(shí)別時(shí)，視覺(jué)系統(tǒng)可以在箱柜揀選操作中供給很多優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)不需要為機(jī)器人件來(lái)查看它們，因此在整體操作中供給了更大的快捷性。在沒(méi)有視覺(jué)系統(tǒng)的情況下，需要額外的工具來(lái)將零件固定在特定的位置和方式。同樣，使用傳送帶運(yùn)輸零件不再需要支架來(lái)將零件定位在特定位置。視覺(jué)系統(tǒng)簡(jiǎn)化了自動(dòng)化單元的整體操作，由于它限度地削減了完成取放操作所需的移動(dòng)部件和步驟的數(shù)量。除了選擇機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)的硬件組件之外，還需要校準(zhǔn)來(lái)將攝像機(jī)圖像與機(jī)器人的坐標(biāo)定向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。在2D視覺(jué)系統(tǒng)中，通過(guò)使用由已知大小的塊構(gòu)成的網(wǎng)格覆蓋的板來(lái)調(diào)整圖像的像素。手眼標(biāo)定中，攝像頭發(fā)送零件位置的信息，機(jī)器人學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換成定位信息。校準(zhǔn)基本上將攝像機(jī)的位置和它看到的東西與機(jī)器人坐標(biāo)系聯(lián)系起來(lái)。使用機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)合有效的視覺(jué)和校準(zhǔn)，機(jī)器學(xué)習(xí)通過(guò)增補(bǔ)視覺(jué)系統(tǒng)理解和控制有機(jī)部分（即形狀因示例而異的對(duì)象）形狀的本領(lǐng)，在優(yōu)化任務(wù)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。機(jī)器學(xué)習(xí)有助于降低配置的多而雜性，例如，處置照明差異。有關(guān)生產(chǎn)環(huán)境和零件自身的大量信息需要相當(dāng)大的計(jì)算本領(lǐng)才略得到有效和全速的處置。工件箱揀選倚靠于具有充足處置“肌肉”的機(jī)器人掌控器，以低周期時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。由于每個(gè)廠商都想縮短周期時(shí)間，所以系統(tǒng)改進(jìn)和更高的處置本領(lǐng)是提高分揀效率的關(guān)鍵點(diǎn)。為了以的速度和效率運(yùn)行，機(jī)器人工件箱揀選系