机器人与视觉系统的深度融合,赋予机器人 “眼睛” 和 “大脑”,使其从 “程序化执行工具” 升J为具备环境感知、自主决策能力的智能体。这种组合不仅提升了机器人在复杂场景中的适应性,更推动了工业自动化、医疗、物流等领域向柔性化、智能化转型(图 44)。目前主流的机器视觉方式分为 2D视觉和 3D 视觉两大类。2D 技术起步较早,技术和应用也相对成熟。相较于 2D 视觉,3D 视觉更接近人眼,其核心在于对 3D 几何数据的采集和利用,在传统的图像颜色信息外增加了空间维度,可获取物体的深度信息,实现多维度定位识别。
在实际应用中机器人+视觉可实现多场景技术突破。手眼协调(Eye-in-Hand):将相机安装于协作机械臂末端,通过动态校准算法(如 Tsai 标定法)消除运动误差,实现 “移动中实时定位”;例如,华沿机器人(HUAYAN)激光焊接系统采用手眼视觉,可在机械臂移动时跟踪焊缝偏差并实时调整,焊接合格率大幅提升。多相机协同:在汽车总装场景部署多台视觉相机,从不同角度扫描车身姿态,机器人根据融合数据调整装配力度,大幅降低车门安装间隙误差。
未来将有越来越多的协作机器人搭载视觉系统以满足工厂柔性化、智能化的生产需求。
协作机器人在市场上的成功应用, 有助于提高人们对机器人技术的认知度和接受度,为人形机器人的市场推广打下基础;一些为人形机器人研发的高性能传感器和轻量化材料,可能会逐渐应用到协作机器人中,提高协作机器人的性能和竞争力
工作站必须设置各种传感器,当人员无故进入防护区时,立即使工作站中的各种运动设备停止工作;或机器人及其周边设备必须在降速条件下启动运转
机器人手腕所能抓取的质量是机器人一个重要性能指标;机器人的名义工作空间是机器人的另 一 个重要性能指标;自由度是否可以在作业范围内满足作业的姿态要求
固定路径导引方式是在预定行驶路径上设置导引用的信息媒介物,机器人在行驶过程中实时检测信息媒介物的信息而得到导引;自由路径导引方式是在AGV上储存着行驶区域布局上的尺寸坐标,通过一定的方法识别车体的当前方位
AGV控制器是处理器核心;驱动系统集成了行驶与转向两个单元;导航系统结构紧凑、使用简单、导航范围宽、导航精度高;自动充电系统可快速补充损失的电量
装配机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成,有3~6个运动自由度,其中腕部通常有1~3个 运动自由度,零件供给装置主要有给料器和托盘等
移动机器人系统模型目前可分为运动学模型和动力学模型两大类,两种情况下机器人运 动控制有不同的控制变量;以四轮机器人为例,其中后面两轮是d立驱动轮,前面两轮是万向轮
传动机构用来把驱动器的运动传递到关节和动作部位。机器人常用的传动机构有丝杠传动机构、齿轮传动机构、螺旋传动机构、带及链传动、连杆及凸轮传动
移动机器人的移动机构形式主要有:车轮式移动机构;履带式移动机构;腿足式移动机构。此外,还有步进式移动机构、蠕动式移动机构、混合式移动机构和蛇行式移动机构等
自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目,可能少于6个自由度,也可能多于6个自由度;机器人精度包括定位精度和重复定位精度,取决于定位方式,运动速度,控制方式、臂部刚度,驱动方式、缓冲方法等因素
机器人的驱动方式主要 有液压、气压、电气,以及新型驱动方式;可以进行机械结构系统的设计;机器人运动形式或移动机构的选择;传动系统设计有常见的齿轮传动、链传动、蜗轮蜗杆传动和行星齿轮传动
内传感器常在控制系统中,用作反馈元件,检测机器人自身的状态参数;外传感器主要用来测量机器人周边环境参数,也可以用来检测障碍物