技術的演進與創(chuàng)新,推動制造業(yè)的變革與進步
智能化、仿生化是工業(yè)機器人的高階段,隨著材料、控制等技術不斷發(fā)展,實驗室產品越來越多的產品化,逐步應用於各個場合。
伴隨物聯(lián)網的發(fā)展,多傳感器、分布式控制的精密型工業(yè)機器人將會越來越多,逐步滲透制造業(yè)的方方面面,并且由制造實施型向服務型轉化。
具有觸覺、力覺或視覺的工業(yè)機器人,能在較為復雜的環(huán)境下工作;如具有識別功能或更進一步增加自適應、自學習功能,即成為智能型工業(yè)機器人。
機器人視覺,作為AI(人工智能)一個快速增長的分支,目的是能夠給機器人與我們自己相當?shù)囊曈X,在過去幾年中,由于研究人員運用專門的神經網絡,以幫助機器人識別和理解來自現(xiàn)實世界的圖像,機器人視覺已經取得了巨大的進步。
機器人視覺猶如人的雙眼
機器人有了視覺系統(tǒng)的配合,猶如人有了一雙明亮的眼睛,能實現(xiàn)在工件位置不準確工況下的自動化生產。
機器人視覺包括以下幾種:
2D相機
2D相機是通過機器視覺產品(即圖像攝取裝置,分CMOS和CCD兩種)將被攝取目標轉換成圖像信號,傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)得到被攝目標的形態(tài)信息,根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息轉變成數(shù)字化信號,圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征,根據(jù)判別的結果通過數(shù)字變量信息傳輸給機器人,讓機器人根據(jù)新的產品信息進行工作。
目前2D相機廣泛應用于機器人搬運,裝配等工作。
線激光
線激光是使用激光三角測量原理, 對不同被測物體表面進行二維輪廓掃描。
激光束被一組特定透鏡放大用以形成一條靜態(tài)激光線,投射到被測物表面上。高品質的光學系統(tǒng)將該激光線的漫反射光,投射到高度敏感的傳感器感光矩陣上。除了傳感器到被測物體的距離信息(Z軸),控制器還可以通過這組圖像來計算沿激光線(x軸)上的位置。傳感器輸出一組二維坐標值,坐標系的原點與傳感器本身相對固定。通過移動被測物體或傳感器,便可得出三維測量結果。
目前線激光廣泛應用于弧焊或激光焊的焊縫掃描、車身在線測量等。
3D攝影測量
3D攝影測量通過軟件處理采集好的照片來得到待測點的三維坐標。這些照片是用一個高精度的專業(yè)相機,通過在不同的位置和方向,對同一物體進行拍攝所獲取的。軟件會自動處理這些照片,通過圖像匹配等處理及相關數(shù)學計算后,得到待測點準確的三維坐標。處理完畢,被測對象的三維數(shù)據(jù)將會進入到坐標系統(tǒng)中,就好像以前測量過或者處理過一樣。如果需要的話,測量軟件還內置了分析工具,三維數(shù)據(jù)可以被輸出,這些被測量的物體一般是事先手動貼上回光反射標志,或者是通過投點器投射上點,或者是探測棒上的點。
三維成像
基于結構光的三維成像,實際上是三維參數(shù)的測量與重現(xiàn),需要投射結構光到被測物體上,通過結構光的變形(或者飛行時間等)來確定被測物的尺寸參數(shù)。
常用光柵投影技術的其主要原理是通過計算機編程產生正弦條紋,將該正弦條紋通過投影設備投影至被測物,利用CCD相機拍攝條紋受物體調制的彎曲程度,解調該彎曲條紋得到相位,再將相位轉化為全場的高度。
例如ABB的協(xié)作機器人Yumi已可以安裝在AGV上行走并完成設定的工作,如果加上結構光視覺,結合物聯(lián)網及數(shù)字化完成自主工作已不遙遠。
隨著連續(xù)采用這些技術,如神經網絡和專用機器視覺硬件,我們正在迅速縮小人類和機器視覺之間的差距。
在將來的某一天,我們甚至開始看到機器人的視覺能力,可能會超越我們自己,使它們能夠完成許多復雜的任務,并且我們的社會將會完全自主運作。