基于单目视觉的工业机器人智能抓取研究.pdf

《基于单目视觉的工业机器人智能抓取研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第5期机械设计与制造2011年5月MachineryDesign&Manufacture135文章编号：1001—3997(2011)05—0135—02基于单目视觉的工业机器人智能抓取研究米：画：王修岩程婷婷(中国民航大学航空自动化学院，天津300300)一～ResearchonjndustriaIrobotintelligentgraspbasedonmonocularvisionWANGXiu-yan，CHENGTing—ting(AerontaticalAutomationCollege，CivilAviation

2、UniversityofChina，Tianin300300，China)中图分类号：TH16，TP242文献标识码：A1引言．元三大单元组成。单目视觉单元为一台固定在工作平台上方的CCD摄像机，负责摄取工作环境中的目标并存入图像采集卡缓装配是产品生产的后置工序，在自动化生产环节中占有重要冲区；监控单元负责监控各工作站的当前状态，并完成对存储图地位。传统的装配生产线上，工业装配机器人一般采用示教或离线像进行相关处理的工作，达到识别定位目标的目的；执行单元负编程的方式，所有的动作都要预先严格设定，同时要求工件位置和责驱动机械

3、手实施抓取操作。方向放置得非常严格。但是在实际应用中，一旦工作环境或者工件其中，监控单元中嵌入了图像处理识别子模块，是实现智能抓发生变化甚至环境条件未知时，就会造成装配机器人拾取工件时取的前提，同样也是工作的重点。图像处理主要完成对物体外形的出错。这时需要机械手能根据工件的实际位置动态调整，实现智能准确描述，包括以下步骤：(1)图像边缘提取；(2)周线跟踪；(3)特征抓取操作。将单目视觉系统引入工业机器人，通过CCD摄像机获点提取；(4)曲线分割及分段匹配；(5)图形描述与识别。取工件的图像，并通过图像预处理、构建模板特征

4、、模糊识别三个机器人工作时，首先由单目视觉系统对工作环境进行扫描步骤，对待装配工件进行自主识别，从而动态改变机械手的抓取操并搜索目标物体，识别出指定目标后，由上位机利用已经开发好作，使其能在合适的部位准确抓取工件，提高了装配操作的智能的程序计算指定目标的相对位置及方向，再将图像数据传输给下化，大大扩展了工业机器人的使用性能和应用范围。位机，下位机根据计算结果自动制定控制参数，驱动执行单元完2系统原理与结构’成抓取任务。操作人员可通过上位机实时监控整个工作过程。建立的工业机器人单目视觉系统，如图1所示。3工件自动识别数字图工

5、件工件识别即识别指定工件并确定其在图像中的具体位置，为使识别算法简化，特作如下假设：(1)为避免抓取操作中相邻1l——被抓取物的干涉，特作限定：工件离散放置，相邻工件之间有间图1单目视觉系统原理结构图隙；(2)每个工件的放置朝向一致，例如：全部竖置或横置，选择全Fig．1Monocularvisionsystemtheorystructure部竖置；(3)同类物体可以多余一件，可以不相邻放置。整个系统主要由单目视觉单元，监控单元和机器人执行单以上假设不失一般性。对于实际情况与此假设不符时，只须★来稿日期：2010—07—1

6、2★基金项目：国家自然科学基金重大资助项目(60776811)136王修岩等：基于单目视觉的．x-_,lk机器人智能抓取研究第5期通过识别实验，对某些算法参数作一些调整，尚能适用。4实验3．1工件的特征提取和模糊识别为了验证算法的有效I生，在四自由度SCARA机器人装配作业3．1．1构造模板识别特征集合平台上完成了工件识别与智能抓取实验，实验采用东芝CS5260BDP由于大部分工件是由圆形、方形等简单几何形状组合构成，摄像机、TAMRONCCTV红外对应镜头及MatroxMorphis图像采集其外边界多为规范的线性与曲线边

7、缘，因此在构造模板识别特征卡，分辨率为(768X576)。在自然光及—般照明条件下，对机器人装集合时可通过提取图像中工件的几何特征量作为识别特征参数，配作业平台上视场范围内任意放置的(3-5)不同形状、大小的典型如工件边缘、面积、曲率、角点、物体的形心等，它们是对工件物体工件进行自动识别和抓取。实验结果，如表1所示。识别、定位和抓取的重要特征。鉴于篇幅的原因，各个特征参数具表1单目视觉系统计算值与实际值的数据对比体的表达式没有给出。Tab．1Monocularvisionsystemcalculationvalueandt

8、heactualvaluedatacontrast3．1．2构造匹配关系矩阵定义识别特征矩阵，如式(1)所示，由识别对象对特征参数的隶属度构成，矩阵中的元素表示某一识别对象对这一特征参数的隶属度。行数m对应被识别的对象数目，列数／／,表示特征参数的数目。I，1(1)式中：卜第i个模板工件i—第个识别特征