图片简介:
本技术提供了一种基于双目视觉的双臂机器人协调控制方法，所述方法包括：构建双机械臂的数学模型；通过双目视觉获取待加工工件在双机械臂的坐标系中的初始位姿；设定双机械臂组合待加工工件的运动模式；根据双机械臂的数学模型、初始位姿和运动模式控制双机械臂对待加工工件进行组合；实时获取双机械臂在组合过程中受到的作用力并处理；根据处理后的作用力调整双机械臂在组合过程中的位姿。本技术能够协调控制双机械臂抓取、组合不规则物体，具有较好的实施性和协调性。
技术要求
1.一种基于双目视觉的双臂机器人协调控制方法，其特征在于，所述双臂机器人包括双机械臂，所述方法包括：
构建所述双机械臂的数学模型；
通过双目视觉获取待加工工件在所述双机械臂的坐标系中的初始位姿；
设定所述双机械臂组合所述待加工工件的运动模式；
根据所述双机械臂的数学模型、所述初始位姿和所述运动模式控制所述双机械臂对所述待加工工件进行组合；
实时获取所述双机械臂在组合过程中受到的作用力并处理；
根据处理后的所述作用力调整所述双机械臂在组合过程中的位姿。
2.根据权利要求1所述的基于双目视觉的双臂机器人协调控制方法，其特征在于，构建所述双机械臂的数学模型包括：通过D-H表示法建立所述双机械臂各关节的参考坐标系；
确定所述双机械臂的D-H参数；
根据所述D-H参数和所述参考坐标系得到所述双机械臂中相邻关节间的相对位置关系。
3.根据权利要求2所述的基于双目视觉的双臂机器人协调控制方法，其特征在于，所述相对位置关系的表达式为：
其中，Ai为关节i和i-1之间的相对位置关系，θi为关节i的旋转角，βi为关节i和关节i-1间的扭转角，αi为关节i的长度；
di为关节i的偏距。
4.根据权利要求3所述的基于双目视觉的双臂机器人协调控制方法，其特征在于，通过双目视觉获取待加工工件在所述双机械臂的坐标系中的初始位姿包括：
通过单目视觉获取在世界坐标系中的所述待加工工件的顶面圆心和底面圆心在像平面上的平面坐标；
通过双目视觉根据所述平面坐标得到所述顶面圆心和所述底面圆心在世界坐标系中的三维坐标并计算所述待加工工件的倾斜角度；
根据所述三维坐标得到所述顶面圆心和所述底面圆心之间的高度差，以及所述顶面圆心和所述底面圆心在所述像平面上的投影距离；
根据所述三维坐标、所述高度差、所述投影距离和所述倾斜角度得到所述待加工工件在所述双机械臂的坐标系中的初始位姿。
5.根据权利要求4所述的基于双目视觉的双臂机器人协调控制方法，其特征在于，设定所述双机械臂组合所述待加工工件的运动模式包括：
通过单机械臂预组合所述待加工工件并得到预组合算法；
根据所述预组合算法对所述双机械臂中的第一机械臂进行示教编程，以得到所述第一机械臂的运动控制程序；
通过实验得到所述双机械臂中的第二机械臂的运动控制程序，以及所述第一机械臂和所述第二机械臂的预接触位置；
根据所述第一机械臂的运动控制程序、第二机械臂的运动控制程序和所述预接触位置设定所述双机械臂组合所述待加工工件的运动模式。
6.根据权利要求5所述的基于双目视觉的双臂机器人协调控制方法，其特征在于，获取所述双机械臂在所述组合过程中受到的作用力并处理包括：通过力传感器获取所述双机械臂在组合过程中受到的作用力，并对所述作用力进行标定和解耦。
7.根据权利要求6所述的基于双目视觉的双臂机器人协调控制方法，其特征在于，进行标定的表达式为：
V×D＝F
F＝(Fx Fy Fz Mx My Mz)
V＝(v1 v2 v3 v4 v5 v6)
其中，F为给定力和力矩组成矩阵，V为测得的电压矩阵，D为标定矩阵。
8.根据权利要求7所述的基于双目视觉的双臂机器人协调控制方法，其特征在于，根据处理后的所述作用力调整所述双机械臂在组合过程中的位姿包括：
设定所述双机械臂接触时期望保持的作用力的阈值；
根据处理后的所述作用力和所述作用力的阈值得到所述双机械臂位姿的调整值；
根据所述调整值调整所述双机械臂的位姿。
技术说明书
基于双目视觉的双臂机器人协调控制方法
技术领域
本技术涉及机器人控制技术领域，具体涉及一种基于双目视觉的双臂机器人协调控制方法。
背景技术
机器人被广泛应用于汽车零部件、3C电子、金属机械、五金卫浴、食品饮料、服务行业、科研试验、医疗制药等行业。而近年来，对让机器人在人类环境中对物体的操作得到了广泛的关注，随着机器人应用范围的不断扩大，各种新的操作任务和工作环境对机器人的操作能力提出了更高的要求。比如，让机器人与人类协同完成工业任务，顺应市场需求诞生了轻便灵巧的“协作机器人”。
目前，随着协作机器人变得越来越轻便和灵活，它们也开始更多的应用于服务机器人行业。但对于单臂协作机器人来说，需要搬运大型物体或不易用一只手臂持有的物体时特别困难。与单臂协作机器人相比，双臂协作机器人拥有非常多的自由度和复杂的结构，提高了机器人的灵活性和通用性。
然而，双臂协作机器人难以有效地对不规则物体进行抓取、组合动作，并且随着不规则物体形状的变化也会增加抓取、组合的难度。
技术内容
本技术旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本技术的目的在于提出一种基于双目视觉的双臂机器人协调控制方法，能够协调控制双机械臂抓取、组合不规则物体，具有较好的实施性和协调性。
为达到上述目的，本技术实施例提出了一种基于双目视觉的双臂机器人协调控制方法，所述双臂机器人包括双机械臂，所述方法包括：构建所述双机械臂的数学模型；通过双目视觉获取待加工工件在所述双机械臂的坐标系中的初始位姿；设定所述双机械臂组合所述待加工工件的运动模式；根据所述双机械臂的数学模型、所述初始位姿和所述运动模式控制所述双机械臂对所述待加工工件进行组合；实时获取所述双机械臂在组合过程中受到的作用力并处理；根据处理后的所述作用力调整所述双机械臂在组合过程中的位姿。
根据本技术实施例的基于双目视觉的双臂机器人协调控制方法，通过构建双机械臂的数学模型，并通过双目视觉获取待加工工件在双机械臂的坐标系中的初始位姿，以及设定双机械臂组合待加工工件的运动模式，然后根据双机械臂的数学模型、初始位姿和运动模式控制双机械臂对待加工工件进行组合，实时获取双机械臂在组合过程中受到的作用力并处理，并根据处理后的作用力调整双机械臂在组合过程中的位姿，由此，能够协调控制双机械臂抓取、组合不规则物体，具有较好的实施性和协调性。
另外，根据本技术上述实施例提出的基于双目视觉的双臂机器人协调控制方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本技术的一个实施例，构建所述双机械臂的数学模型包括：通过D-H表示法建立所述双机械臂各关节的参考坐标系；确定所述双机械臂的D-H参数；根据所述D-H参数和所述参考坐标系得到所述双机械臂中相邻关节间的相对位置关系。
进一步地，所述相对位置关系的表达式为：
其中，Ai为关节i和i-1之间的相对位置关系，θi为关节i的旋转角，βi为关节i和关节i-1间的扭转角，αi为关节i的长度；di为关节i的偏距。
根据本技术的一个实施例，通过双目视觉获取待加工工件在所述双机械臂的坐标系中的初始位姿包括：通过单目视觉获取在世界坐标系中的所述待加工工件的顶面圆心和底面圆心在像平面上的平面坐标；通过双目视觉根据所述平面坐标得到所述顶面圆心和所述底面圆心在世界坐标系中的三维坐标并计算所述待加工工件的倾斜角度；根据所述三维坐标得到所述顶面圆心和所述底面圆心之间的高度差，以及所述顶面圆心和所述底面圆心在所述像平面上的投影距离；根据所述三维坐标、所述高度差、所述投影距离和所述倾斜角度得到所述待加工工件在所述双机械臂的坐标系中的初始位姿。
根据本技术的一个实施例，设定所述双机械臂组合所述待加工工件的运动模式包括：通过单机械臂预组合所述待加工工件并得到预组合算法；根据所述预组合算法对所述双机械臂中的第一机械臂进行示教编程，以得到所述第一机械臂的运动控制程序；通过实验得到所述双机械臂中的第二机械臂的运动控制程序，以及所述第一机械臂和所述第二机械臂的预接触位置；根据所述第一机械臂的运动控制程序、第二机械臂的运动控制程序和所述预接触位置设定所述双机械臂组合所述待加工工件的运动模式。
根据本技术的一个实施例，获取所述双机械臂在所述组合过程中受到的作用力并处理包括：通过力传感器获取所述双机械臂在组合过程中受到的作用力，并对所述作用力进行标定和解耦。
进一步地，进行标定的表达式为：
V×D＝F
F＝(Fx Fy Fz Mx My Mz)
V＝(v1 v2 v3 v4 v5 v6)
其中，F为给定力和力矩组成矩阵，V为测得的电压矩阵，D为标定矩阵。
根据本技术的一个实施例，根据处理后的所述作用力调整所述双机械臂在组合过程中的位姿包括：设定所述双机械臂接触时期望保持的作用力的阈值；根据处理后的所述作用力和所述作用力的阈值得到所述双机械臂位姿的调整值；根据所述调整值调整所述双机械臂的位姿。
附图说明
图1为本技术实施例的基于双目视觉的双臂机器人协调控制方法的流程图；
图2为本技术一个实施例的构建双机械臂的数学模型的方法的流程图；
图3为本技术一个实施例的机械臂的D-H表示法的示意图；
图4为本技术一个实施例的机械臂的D-H参数的图表；
图5为本技术一个实施例的通过双目视觉获取待加工工件初始位姿的方法的流程图；
图6为本技术一个实施例的待加工工件的倾斜角度的分解示意图；
图7为本技术一个实施例的倾斜的待加工工件的示意图；
图8为本技术一个实施例的待加工工件在双机械臂的坐标系中位姿的示意图；
图9为本技术一个实施例的设定双机械臂组合待加工工件的运动模式的方法的流程图；
图10为本技术一个实施例的根据处理后的作用力调整双机械臂在组合过程中的位姿的方法的流程图；
图11为本技术一个实施例的闭环控制系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
图1为本技术实施例的基于双目视觉的双臂机器人协调控制方法的流程图。
如图1所示，本技术实施例的基于双目视觉的双臂机器人协调控制方法，包括步骤：
S1，构建双机械臂的数学模型。
具体地，如图2所示，步骤S1包括：
S101，通过D-H表示法建立双机械臂各关节的参考坐标系。
举例而言，当双机械臂中的任一机械臂均包括六个关节时，如图3所示，可通过D-H表示法分别为机械臂中关节1、2、3、4、5、6分别建立参考坐标系。
S102，确定双机械臂的D-H参数。
举例而言，当双机械臂中的任一机械臂均包括六个关节时，如图4所示，可分别确定每个关节的旋转角θ、扭转角β、长度α、偏角d和关节变量的范围。
S103，根据D-H参数和参考坐标系得到双机械臂中相邻关节间的相对位置关系。
其中，相对位置关系的表达式为：
其中，Ai为关节i和i-1之间的相对位置关系，θi为关节i的旋转角，βi为关节i和关节i-1间的扭转角，αi为关节i的长度；di为关节i的偏距。
进一步地，根据上述双机械臂的数学模型，可计算双臂机器人的运动学正逆解。
其中，运动学正解是通过机械臂各轴的角度计算机械臂末端位姿，例如，当双臂机器人任一机械臂包括六个轴，可将图4中的参数代入上述相对位置关系的表达式中，从而得到机械臂末端位姿矩阵：
其中，A1、A2、A3、A4、A5、A6分别为各个所述关节的相对位置关系。
其中，运动学的逆解是正解的逆过程，即通过机械臂末端的位姿得到机械臂各轴角度，具体可通过解析法，并引入双变量正切函数求出逆解。例如，可将i＝1，2，3，4，5，6分别代入上述相对位置关系的表达式中，得出A1～A6，然后代入上述机械臂末端位姿矩阵中，以得到机械臂末端位姿矩阵，同时已知机械臂末端的位置坐标，通过矩阵对应位置各项相等的原则推导出机械臂各轴的角度，即参数θ1～θ6，最后通过最短行程准则选择最优解。
S2，通过双目视觉获取待加工工件在双机械臂的坐标系中的初始位姿。
具体地，如图5所示，步骤S2包括：
S201，通过单目视觉获取在世界坐标系中的待加工工件的顶面圆心和底面圆心在像平面上的平面坐标并计算待加工工件的倾斜角度。
S202，通过双目视觉根据平面坐标得到顶面圆心和底面圆心在世界坐标系中的三维坐标。
S203，根据三维坐标得到顶面圆心和底面圆心之间的高度差，以及顶面圆心和底面圆心在像平面上的投影距离。
S204，根据三维坐标、高度差、投影距离和倾斜角度得到待加工工件在双机械臂的坐标系中的初始位姿。
举例而言，当待加工工件为螺丝和螺母时，可先通过单目视觉求取其中螺丝的顶面圆和底面圆的相对位置，进而计算出螺丝的倾斜角度，并如图6所示，将螺丝的倾斜角度进行分解。
具体地，可通过图像处理得到螺丝的顶面圆和底面圆的圆心坐标，然后通过下列公式求出螺丝的两个圆心投影在底面上的距离：
其中，(x1，y1)为螺丝的顶面圆圆心，(x2，y2)为螺丝的底面圆圆心，L为螺丝两个圆心投影到底面上的距离。
其中，L可通过对应比例换算为螺丝的实际尺寸，例如通过下列公式进行换算：
其中，L1为螺丝两个圆心的实际距离。
进一步地，若螺丝的高度为5cm，则可通过下列公式得到角度：
其中，θ为螺丝与z轴所成角度值。
进一步地，若机械臂可绕y轴和z轴做旋转动作，则如图6所示，将倾斜角度θ分解到xoz面和yoz面上，对应得到分解角
θx和θy，同时将螺丝投影至xoz平面和yoz平面上，然后对xoz平面和yoz平面上的螺丝投影分解到x轴和y轴上，可通过下列公式进行表示：
其中，Lx为螺丝在xoy面上的投影在x轴上的分量，Ly为螺丝在yoz面上的投影在y轴上的分量。
进一步地，可通过下列公式分别求出分解角θx和θy的角度：
进一步地，求解θx和θy在xoz平面和yoz平面上的偏转方向，具体地，若x1＞x2，θx偏向轴x正方向；若x1＜x2，θx偏向x轴负方向；若y1＞y2，θy偏向y轴正方向；若y1＜y2，θy偏向y轴负方向。
进一步地，通过双目视觉基于视差原理计算螺丝的三维坐标。具体通过张氏标定法得到用于拍摄螺丝的相机的内外参数，并结合上述单目视觉得到的螺丝的顶面圆心和底面圆心的平面坐标得到螺丝的顶面圆心和底面圆心的三维坐标。通过螺丝的顶面圆心和底面圆心的三维坐标可得到图7所示倾斜的螺丝的意图。
如图7所示，其中，螺丝的倾斜角度θ以及倾斜方向的计算方法可参照上述在单目视觉中计算螺丝倾斜角度与倾斜方向的计算方法，顶面圆心P1和底面圆心P2在像平面上的投影距离L和顶面圆心P1和底面圆心P2的高度差H可分别通过下列公式进行计算：
H＝z1-z2
其中，(x1，y1，z1)为顶面圆心P1的三维坐标，(x2，y2，z2)为底面圆心P2的三维坐标。
进一步地，根据上述螺丝的顶面圆心P1和底面圆心P2在像平面上的投影距离L，顶面圆心P1和底面圆心P2的高度差H，顶面圆心P1和底面圆心P2三维坐标，以及倾斜角度得到图8所示的螺丝在双机械臂的坐标系中的位姿。
S3，设定双机械臂组合待加工工件的运动模式。
具体地，如图9所示，步骤S3包括：
S301，通过单机械臂预组合待加工工件并得到预组合算法。
S302，根据预组合算法对双机械臂中的第一机械臂进行示教编程，以得到第一机械臂的运动控制程序。
S303，通过实验得到双机械臂中的第二机械臂的运动控制程序，以及第一机械臂和第二机械臂的预接触位置。
S304，根据第一机械臂的运动控制程序、第二机械臂的运动控制程序和预接触位置设定双机械臂组合待加工工件的运动模式。
举例而言，当待加工工件为配套的螺丝和螺母时，可先通过双目视觉定位螺母并控制单机械臂抓取螺母，具体通过求取螺母质心的方式定位螺母在空间中的三维位置，确定位置后引导单机械臂抓取螺母。
进一步地，可通过双目视觉定位螺丝，具体通过求取螺丝质心的方式定位螺丝在空间中的三维位置，并引导单机械臂抓取螺母运动到螺丝的正上方，例如，可引导单机械臂抓取螺母运动到螺丝的正上方40mm处。其中，若螺丝质心的三维坐标为(x，y，z)，则单机械臂抓取螺母运动到达的位置为(x，y，z+40)，并将该位置设定为预接触位置。通过预留40mm能够避免单机械臂抓取螺母快速到达螺丝位置时的直接接触，从而造成螺母与螺丝的碰撞。
进一步地，单机械臂抓取螺母从预接触位置慢速运动至接触位置，即控制螺母与螺丝接触，具体可控制单机械臂抓取螺母从预接触位置垂直向下运动，例如垂直向下运动40mm到达与螺丝接触的位置，同时还需要对设置于单机械臂末端的力传感器进行零点校准，当力传感器在单机械臂末端的运动方向上，即垂直向下的运动方向上检测到大于3N的力，则判断螺母与螺丝相互接触，同时控制单机械臂停止垂直向下的运动。
进一步地，控制单机械臂末端旋转以带动螺母转动，从而使得螺丝上扣。
进一步地，在螺丝上扣完成后，将接触力设置为零，并通过调整以保证接触力动态保持为零，直至螺母和螺丝之间的组合完成。
进一步地，验证组合任务是否完成，具体可通过控制单机械臂垂直向上运动部分距离，若螺丝已经达到上扣并旋进一部分的状态，则力传感器的示数将突增，此时表示组合任务完成。
综上所述，可得到单机械臂预组合螺丝和螺母的预组合算法，进而可将预组合算法移植到双机械臂组合螺丝和螺母的控制中。但是，单机械臂在组合螺丝和螺母的过程中，螺丝可静置在加工平面上，双机械臂组合螺丝和螺母的过程中，需要通过第一机械臂，即从机械臂抓取螺丝和第二机械臂，即主机械臂抓取螺母协调动作以完成组合，因此，在双机械臂组合螺丝和螺母的过程中，不是在垂直方向运动，而是在平行于加工平面的方向运动，即主机械臂需要一边在世界坐标系中左右移动，一边控制主机械臂的末端，即T轴在主机械臂的坐标系中运动。
具体地，可通过在控制主机械臂运动的函数的合适位置加入相应的语句，例如，当通过GALIL运动控制器控制主机械臂运动时，可通过寻找GALIL运动控制器的代码，在GALIL运动控制器调用RobotMotion()，即控制主机械臂运动的函数时，在合适的位置加入m_https://www.doczj.com/doc/dc1752842.html,mand语句，同时设置控制主机械臂的末端，即T轴运动的参数，例如，运动步长、速度、加速度和减速度参数并通过实验进行调整，从而得到控制主机械臂运动的运动控制程序。
进一步地，通过上述单机械臂组合螺丝和螺母的过程，可知在组合螺丝和螺母的过程中，需要控制螺母到达预接触位置，而预接触位置并不在加工平面，因此无法通过双目视觉引导双机械臂到达预接触位置。
进一步地，可通过实验得到双机械臂的预接触位置，并通过示教确定预接触位置并保存。具体地，可先将双机械臂示教调整到相互对准的状态，并记录此时双机械臂各轴的角度，进而通过双机械臂的数学模型得到双机械臂对准状态的坐标，然后将双机械臂中的主机械臂向远离从机械臂的方向平移一定距离，例如40mm，并记录此时双机械臂的位置，此时双机械臂的位置即为双机械臂的预接触位置，同时记录此时双机械臂各轴的角度，然后通过运动学逆解根据各轴的角度得到各轴的位姿并保存在.jbi文件中，利用双机械臂的再现功能可直接控制双机械臂运动到预接触位置，不需要每次重新调整。
S4，根据运动模式和双机械臂的数学模型控制双机械臂对待加工工件进行组合。
S5，实时获取双机械臂在组合过程中受到的作用力并处理。
具体地，可通过力传感器实时获取双机械臂在组合过程中受到的作用力，并对作用力进行标定和解耦。
其中，标定的表达式为：
V×D＝F
F＝(Fx Fy Fz Mx My Mz)
V＝(v1 v2 v3 v4 v5 v6)
其中，F为给定力和力矩组成矩阵，V为测得的电压矩阵，D为标定矩阵。
需要说明的是，标定和解耦是一个整体过程，通过标定和解耦可减少因力传感器内部弹性结构造成的误差。
S6，根据处理后的作用力调整双机械臂在组合过程中的位姿。
具体地，如图10所示，步骤S6包括：
S601，设定双机械臂接触时期望保持的作用力的阈值。
S602，根据处理后的作用力和作用力的阈值得到双机械臂位姿的调整值。
S603，根据调整值调整双机械臂的位姿。
举例而言，在通过双机械臂组合螺丝和螺母时，可将力传感器设置于主机械臂上，如图11所示，可给定双机械臂接触时期望保持的作用力，即给定F，与力传感器实时获取并处理后反馈的作用力，即检测F’进行比较，得到差值ΔF，并将ΔF 作为力控制器的输入，力控制器同时输出螺丝和螺母的相对位置ΔX作为位置控制器的输入，若位置控制器通过ΔX检测出螺丝和螺母的位置出现偏差，则将ΔX转换为机械臂各轴应调整的角度，以调整机械臂的位姿，从而使得ΔX趋向于零，在调整后通过力传感器实时检测主机械臂末端的作用力进行反馈，以形成闭环控制系统。同时，主机械臂的末端，即T轴的转动作为扰动输入到闭环控制系统。
根据本技术实施例提出的基于双目视觉的双臂机器人协调控制方法，通过构建双机械臂的数学模型，并通过双目视觉获取待加工工件在双机械臂的坐标系中的初始位姿，以及设定双机械臂组合待加工工件的运动模式，然后根据双机械臂的数学模型、初始位姿和运动模式控制双机械臂对待加工工件进行组合，实时获取双机械臂在组合过程中受到的作用力并处理，并根据处理后的作用力调整双机械臂在组合过程中的位姿，由此，能够协调控制双机械臂抓取、组合不规则物体，具有较好的实施性和协调性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。
2 *cycle 注释：循环运行 3 MOVJ C00000 VJ= point ①：距对中台大概150mm的位置 4 PULSE OT#(68) T= ＲＢ时间测量point１１(取出待机位置) 5 *Loop1 abel：Loop1 6 JUMP *cyclstop IF IN#(16)=ON JUMP命令：循环停止指令IN16为ON则跳至label「CYCLESTOP」 7 JUMP *Whip_out IF IN#(18)=ON JUMP命令：可取出压机板件IN18为ON则跳至label「Whipout」 8 *Whip_out label：Whip_out (去取对中台上的板件的工序） 9 PULSE OT#(31) T= 脉冲信号（输出指定时间：开始取出OUT31 10 PULSE OT#(16) T= 脉冲信号（输出指定时间）：吸取指令OUT16 ON 11 MOVJ C00001 VJ= point ②：DF对中台吸取位置上（大概50mm上） 12 PULSE OT#(57) T= RB时间测量point2 (吸取位置上） 13 MOVL C00002 V= PL=1 point ③：DF对中台上板件吸取位置 14 PULSE OT#(58) T= RB时间测量point3 (吸取位置） 15 TIMER T= 定位精度提升的时间 16 WAIT IN#(24)=ON 待输入：吸取确认ON 17 PULSE OT#(59) T= RB时间测量(吸取完毕） 18 方MOVJ C00003 VJ= point ④：DF对中台吸取位置上（Ｚ方向上升至与point①同样位置,Ｘ方向稍微移至负方 19 PULSE OT#(60) T= RB时间测量point4 (吸取位置上） 20 TIMER T= ？定位精度提升的时间？ 21 PULSE OT#(27) T= 脉冲信号：取出完毕OUT27 22 MOVJ C00004 VJ= point ⑤：压机投入待机位置 23 PULSE OT#(61) T= RB时间测量point5 (取出待机位置） 24 PULSE OT#(62) T= RB时间测量point6 (投入待机位置）
一种智能机器人系统设计和实现 我们从广泛意义上理解所谓的智能机器人，它给人的最深刻的印象是一个独特的进行自我控制的"活物".其实，这个自控"活物"的主要器官并没有像真正的人那样微妙而复杂。智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段。这就是筋肉，或称自整步电动机，它们使手、脚、长鼻子、触角等动起来。我们称这种机器人为自控机器人，以便使它同前面谈到的机器人区分开来。它是控制论产生的结果，控制论主张这样的事实：生命和非生命有目的的行为在很多方面是一致的。正像一个智能机器人制造者所说的，机器人是一种系统的功能描述，这种系统过去只能从生命细胞生长的结果中得到，现在它们已经成了我们自己能够制造的东西了 嵌入式是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式技术近年来得到了飞速的发展，但是嵌入式产业涉及的领域非常广泛，彼此之间的特点也相当明显。例如很多行业：手机、PDA、车载导航、工控、军工、多媒体终端、网关、数字电视…… 1 智能机器人系统机械平台的搭建 智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构，以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制，这种控制不仅要包括有位置控制，而且还要有力度控制、位置与力度混合控制、伸缩率控制等。智能机器人的思考要素是三个要素中的关键，也是人们要赋予机器人必备的要素。思考要素包括有判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力活动实质上是一个信息处理过程，而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。 机器人前部为一四杆机构，使前轮能够在一定范围内调节其高度，主要功能是在机器人前部遇障碍时，前向连杆机构随车轮上抬，而遇到下凹障碍时前车轮先下降着地，以减小震动，提高整机平稳性。在主体的左右两侧，分别配置了平行四边形侧向被动适应机构，该平行四边形机构与主体之间通过铰链与其相连接，是小车行进的主要动力来源。利用两侧平行四边形可任意角度变形的特点，实现自适应各种障碍路面的效果。改变平行四边形机构的角度，可使左右两侧车轮充分与地面接触，使机器人的6个轮子受力尽量均匀，加强机器人对不同路面的适应能力，更加平稳地越过障碍，并且更好地保证整车的平衡性。主体机构主要起到支撑与连接机器人各个部分的作用，同时，整个机器人
机器人视觉传感技术及应用 摘要：机器人视觉技术是指机器人工作时通过视觉传感器对环境物体获取视觉信息，让机器人识别物体来进行各种工作。本文介绍了机器人技术中所常用的视觉传感器的种类、结构。原理和功能。介绍了弧焊机器人视觉传感技术较为前沿的一些应用和研究，包括焊缝跟踪和获取熔池信息。简要说明了视觉技术在农业采摘机器人方面的应用。 关键词：机器人、视觉、弧焊、采摘机器人 1．绪论 机器人视觉是使机器人具有视觉感知功能的系统。机器人视觉可以通过视觉传感器获取环境的一维、二维和三维图像，并通过视觉处理器进行分析和解释，进而转换为符号，让机器人能够辨识物体，并确定其位置及各种状态。机器人视觉视觉侧重于研究以应用为背景的专用视觉系统，只提供对执行某一特定任务相关的景物描述。机器人视觉硬件主要包括图像获取和视觉处理两部分，而图像获取由照明系统、视觉传感器、模拟－数字转换器和帧存储器等组成。根据功能不同，机器人视觉可分为视觉检验和视觉引导两种，广泛应用于电子、汽车、机械等工业部门和医学、军事领域。 2. 机器人常用的视觉传感器 2.1光电二极管与光电转换器件 图2.1是pn型光电二级管的结构。如果让光子射入半导体的pn结边界耗尽层，就会激励起新的空穴。利用电场将空穴和电子分离到两侧，就可以的到与光子量成比例的反向电流。Pn型元件的优点是暗电流小，所以被广泛用于照度计和分广度计等测量装置中。
图2.1 pn型光电二极管结构 在高响应的发光二极管中pin结型与雪崩型。前者在pn结边界插入一个本征半导体i 层取代其耗尽层。给它施加反向偏压，可以减少结电容，获得高速响应；而后者是在pn结上加100伏左右的反向偏置电压产生强电场，激励载流子加速，与原子碰撞产生电子雪崩现象。这些高速型二极管的响应速度很快，能用于高速光通信等。 2.2 PSD PSD（Position Sensitive Detector，位置敏感探测器）是测定入射光位置的传感器，由发光二级管、表面电阻膜、电极组成。入射光产生的光电流通过电阻膜到达元件两端的电极，流入各个电极的电流与电阻值存在对应关系，而电阻值又与光的入射位置及到各个电极距离成比例，因此根据电流值就能检测到光入射的位置。PSD元件中有一维和二维两种，它们都具有高速性，但要注意入射到开口部分的散射光的影响。 2.3CCD图像传感器 电荷耦合器件（CCD：Charge Coupled Device）图像传感器是由多个光电二极管传送储存电荷的装置。它有多个MOS（Metal Oxide Semiconductor）结构的电极，电荷传送的方式是通过向其中一个电极上施加与众不同的电压，产生所谓的势阱，并顺序变更势阱来实现的。根据传送电荷需要的脉冲信号的个数，施加电压的方法有两相方式和三相方式。 CCD图像传感器有一维形式的，是将发光二极管和电荷传送部分一维排列制成的。此外还有二维形式的，它可以代替传统的硒化镉光导摄像管和氧化铅光电摄像管二维传感器。二维传感器属于水平和垂直传送电荷传感器，传送方式有行间传送、帧—行间传送、帧传送及全帧传送四种方式。 图2.2所示为行间传送方式，采取一维摄像区域（接收部分）与传送区域平行布置结构
精心整理 1NOP 程序起始命令（空指令）2*cycle 注释：循环运行 3MOVJ C00000 VJ=100.00point ①：距对中台大概150mm 的位置 4PULSE OT#(68) T=0.50ＲＢ时间测量point １１ (取出待机位置) 5*Loop1abel ：Loop1 6JUMP *cyclstop IF IN#(16)=ON JUMP 命令：循环停止指令 IN16为ON 则跳至No.50 label 「CYCLESTOP 」 7JUMP *Whip_out IF IN#(18)=ON JUMP 命令：可取出压机 板件 IN18为ON 则跳至No.8 label 「Whipout 」 18方point 31PULSE OT#(63) T=0.50RB 时间测量point7 (释放位置上） 32MOVL C00007 V=1500.0 PL=3point ⑧：板件释放位置 33PULSE OT#(64) T=0.50RB 时间测量point8 (释放位置） 34TIMER T=0.10定位精度提升的时间 35 PULSE OT#(17) T=1.00OUT17脉冲信号：释放指令 36WAIT IN#(24)=OFF 待输入：时间测量point OFF 37PULSE OT#(65) T=0.50RB 时间测量 （释放完了） 38MOVJ C00008 VJ=100.00point ⑨：板件释放位置上 39PULSE OT#(66) T=0.50RB 时间测量point9 (释放位置上） 40MOVJ C00009 VJ=80.00point ⑩：返回轨迹时的RB 手柄防振减速 41MOVJ C00010 VJ=60.00point ?：point ⑤ 返回No.1压机投入待机位置
智能机器人设计报告 参赛者：庆东肖荣于腾飞 班级：级应用电子技术 指导老师：远明 日期：年月日 一、元器件清单： ，，，，，，，蜂鸣器，光敏电阻，光敏三极管，电阻、电容若干，超亮及普通发光管。二、主要功能： 本设计按要求制作了一个简易智能电动车，它能实现的功能是：从起跑线出发，沿引导线到达点。在此期间检测到铺设在白纸下的薄铁片，并实时存储、显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。电动车到达点以后进入“弯道区”，沿圆弧引导线到达点继续行驶，在光源的引导下，利用轻触开关传来的电信号通过障碍区进入停车区并到达车库，完成上述任务后能够立即停车，全程行驶时间越少越好。 本寻迹小车是以有机玻璃为车架，单片机为控制核心，加以减速电机、光电传感器、光敏三极管、轻触开关和电源电路以及其他电路构成。系统由通过口控制小车的前进后退以及转向。寻迹由超亮发光二极管及光敏电阻完成，避障由轻触开关完成，寻光由光敏三极管完成。 并附加其他功能： ．声控启动 ．数码显示 ．声光报警 三、主体设计 车体设计 左右两轮分别驱动，后万向轮转向的方案。为了防止小车重心的偏移，后万向轮起支撑作用。对于车架材料的选择，我们经过比较选择了有机玻璃。用有机玻璃做的车架比塑料车架更加牢固，比铁制小车更轻便，美观。而且裁减比较方便！ 电机的固定采用的是铝薄片加螺丝固定，非常牢固，且比较美观。 轮子方案 在选定电机后，我们做了一个万向轮，万向轮的高度减去电机的半径就是驱动轮的半径。轮子用有机玻璃裁出来打磨光华的，上面在套上自行车里胎，以防止打滑。 万向轮 当小车前进时，左右两驱动轮与后万向轮形成了三点结构，这种结构使得小车在前进时比较平稳。
机器人视觉（Robot Vision）简介 机器视觉系统的组成 机器视觉系统是指用计算机来实现人的视觉功能，也就是用计算机来实现对客观的三维世界的识别。按现在的理解，人类视觉系统的感受部分是视网膜，它是一个三维采样系统。三维物体的可见部分投影到网膜上，人们按照投影到视网膜上的二维的像来对该物体进行三维理解。所谓三维理解是指对被观察对象的形状、尺寸、离开观察点的距离、质地和运动特征（方向和速度）等的理解。 机器视觉系统的输入装置可以是摄像机、转鼓等，它们都把三维的影像作为输入源，即输入计算机的就是三维管观世界的二维投影。如果把三维客观世界到二维投影像看作是一种正变换的话，则机器视觉系统所要做的是从这种二维投影图像到三维客观世界的逆变换，也就是根据这种二维投影图像去重建三维的客观世界。 机器视觉系统主要由三部分组成：图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示。 将近80%的工业视觉系统主要用在检测方面，包括用于提高生产效率、控制生产过程中的产品质量、采集产品数据等。产品的分类和选择也集成于检测功能中。下面通过一个用于生产线上的单摄像机视觉系统，说明系统的组成及功能。 视觉系统检测生产线上的产品，决定产品是否符合质量要求，并根据结果，产生相应的信号输入上位机。图像获取设备包括光源、摄像机等；图像处理设备包括相应的软件和硬件系统；输出设备是与制造过程相连的有关系统，包括过程控制器和报警装置等。数据传输到计算机，进行分析和产品控制，若发现不合格品，则报警器告警，并将其排除出生产线。机器视觉的结果是CAQ系统的质量信息来源，也可以和CIMS其它系统集成。 图像的获取 图像的获取实际上是将被测物体的可视化图像和内在特征转换成能被计算机处理的一系列数据，它主要由三部分组成： ＊照明 ＊图像聚焦形成 ＊图像确定和形成摄像机输出信号
安川机器人命令一览所有指令介绍 MOVJ功能以关节插补方式向示教位置移动。 添加项目位置数据、基座轴位置数据、 工装轴位置数据 画面中不显示 VJ=（再现速度）VJ:0.01～100.00% PL=（定位等级）PL:0～8 NWAIT UNTIL语句 ACC=（加速度调整比率）ACC：20～100％ DEC=（减速度调整比率）DEC：20～100％ 使用例MOVJ VJ=50.00PL=2NWAIT UNTIL IN#(16)=ON MOVL功能以直线插补方式向示教位置移动。 添加项目位置数据、基座轴位置数据、 工装轴位置数据 画面中不显示 V=（再现速度）、 VR=（姿态的再现速度）、 VE=（外部轴的再现速度） V:0.1～ 1500.0mm/秒 1～9000cm/分
R:0.1～180.0°/秒 VE:0.01～100.00% PL=（定位等级）PL:0～8 CR=（转角半径）CR：1.0～6553.5mm NWAIT UNTIL语句 ACC=（加速度调整比率）ACC：20～100％ DEC=（减速度调整比率）DEC：20～100％ 使用例MOVL V=138PL=0NWAIT UNTIL IN#(16)=ON MOVC功能用圆弧插补形式向示教位置移动。 添加项目位置数据、基座轴位置数据、 工装轴位置数据 画面不显示 V=（再现速度）、VR=（姿态的再现速度）、 VE=（外部轴的再现速度） 与MOVL相同。 PL=（定位等级）PL:0～8 NWAIT ACC=（加速度调整比率）ACC：20～100％ DEC=（减速度调整比率）DEC：20～100％使用例MOVC V=138PL=0NWAIT 10基本命令一览
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智能机器人的设计与制作 引言 近几年机器人已成为高技术领域内具有代表性的战略目标。机器人技术的出现和发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性变化，而且将对人类社会产生深远的影响。随着社会生产技术的飞速发展，机器人的应用领域不断扩展。从自动化生产线到海洋资源的探索，乃至太空作业等领域，机器人可谓是无处不在。目前机器已经走进人们的生活与工作，机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动，发挥着越来越重要的作用，人们已经越来越离不开机器人帮助。机器人工程是一门复杂的学科，它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动控制等为一体。目前对机器人的研究已经呈现出专业化和系统化，一些信息学、电子学方面的先进技术正越来越多地应用于机器人领域。目前机器人行业的发展与30 年前的电脑行业极为相似。今天在汽车装配线上忙碌的一线机器人，正是当年大型计算机的翻版。而机器人行业的利基产品也同样种类繁多，比如协助医生进行外科手术的机械臂、在伊拉克和阿富汗战场上负责排除路边炸弹的侦察机器人、以及负责清扫地板的家用机器人，还有不少参照人、狗、恐龙的样子制造机器人玩具。舞蹈机器人具有人类外观特征、可爱的外貌、又兼有技术含量，极受青少年的喜爱。我从前年开始机器人方面的研究，在这过程中尝试过很多次的失败，也感受到了无比的乐趣。 图1.1、机器人 1 绪论
机器人技术作为20 世纪人类最伟大的发明之一，自20 世纪60 年代初问世以来，经历40 余年的发展已取得长足的进步。未来的机器人是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机器，是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。走向成熟的工业机器人，各种用途的特种机器人的多用化，昭示着机器人技术灿烂的明天。 1.1 国内外机器人技术发展的现状 为了使机器人能更好的应用于工业，各工业发达国家的大学、研究机构和大工业企业对机器人系统开发投入了大量的人力财力。在美国和加拿大，各主要大学都设有机器人研究室，麻省理工学院侧重于制造过程机器人系统的研究，卡耐基—梅隆机器人研究所侧重于挖掘机器人系统的研究，而斯坦福大学则着重于系统应用软件的开发。德国正研究开发“MOVE AND PLAY”机器人系统，使机器人操作就像人们操作录像机、开汽车一样。从六十年代开始日本政府实施一系列扶植政策，使日本机器人产业迅速发展起来，经过短短的十几年。到80 年代中期，已一跃而为“机器人王国”。其机器人的产量和安装的台数在国际上跃居首位。按照日本产业机器人工业会常务理事米本完二的说法：“日本机器人的发展经过了60 年代的摇篮期。70 年代的实用期。到80 年代进人普及提高期。” 并正式把1980 年定为产业机器人的普及元年”。开始在各个领域内广泛推广使用机器人。中国机器人的发展起步较晚，1972 年我国开始研制自己的工业机器人。"七五"期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986 年国家高技术研究发展计划(863 计划)开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。20 世纪90 年代，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、装配、喷漆、切割、搬运等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。 1.2 机器人技术的市场应用 机器人融入我们日常生活的步伐有多快？据国际机器人联盟调查，2004 年，全球个人机器人约有200 万台，到2008 年，还将有700 万台机器人投入运行。按照韩国信息通信部的计划，到2013 年，韩国每个家庭都能拥有一台机器人；而日本机器人协会预测，到2025 年，全球机器人产业的“蛋糕”将达到每年500 亿美元的规模(现在仅有50亿美元)。与20 世纪70 年代PC 行业的情况相仿，我们不可能准确预测出究竟哪些用途将推动这个新兴行业进入临界状态。不过看起来，机器人很可能在护理和陪伴老年人的工作上大展宏图，或许还可以帮助残疾人四处走走，并增强士兵、建筑工人和医护人员的体力与耐力。目前，我国从事机器人研发和应用工程的单位200 多家，拥有量为3500 台左右，其中国产占20％，其余都是从日本、美国、瑞典等40 多个国家引进的。2000 年已生产 各种类型工业机器人和系统300 台套，机器人销售额6.74 亿元，机器人产业对国民经济的年收益额为47 亿元，我国对工业机器人的需求量和品种将逐年大幅度增加。1.3 机器人技术的前景展望机器人是人类的得力助手，能友好相处的可靠朋友，将来我们会看到人和机器人会存在一个空间里边，成为一个互相的助手
安川机器人远程控制总结 一、m aster程序 1、master程序的设置 单击【主菜单】—>选择屏幕上的【程序内容】—>【新建程序】，如图1-1。 图1-1 单击【选择】显示如图1-2所示的界面，单击【选择】，输入程序名，单击软键盘【ENTER】，显示如图1-3所示的界面，单击【执行】，此处程序名为“MASTER”，程序创建完毕。
图1-2 图1-3 单击【主菜单】—>选择屏幕上的【程序内容】—>【主程序】，如图1-4。 图1-4 单击【选择】，显示如图1-5所示的设置主程序界面。
图1-5 单击【选择】，出现如图1-6所示的界面，单击【向下】选择“设置主程序”。 图1-6 显示如图1-7所示的界面，单击【向下】选择“MASTER”单击【选择】。
如图1-7 主程序设置完毕。 2、MASTER程序的编辑 单击【主菜单】—>选择【程序内容】—>【选择程序】—>【选择】，出现如图1-7所示的界面，单击【向下】，选择“MSATER”，单击【选择】。在如图2-1所示的界面下编辑主程序。 图2-1 此处以2个工位，每个工位3种工件的工作站为例创建主程序内容，需要熟悉机器人示教器的基本操作（如【命令一览】【插入】【回车】【选择】）。 插入DOUT OT#(1) OFF程序举例： 光标定位在左侧行号处，如图2-2，如图单击【命令一览】，选择【I/O】，单击【选择】，选择【DOUT】，如图2-3所示的界面
图2-2 图2-3 单击【选择】，显示如图2-4所示的界面，光标定位在“DOUT”上，单击【选择】，显示如图2-5所示的界面，光标定位到“数据”行的ON，单击【选择】，切换成“OFF”，单击两次【回车】则可出入该指令。需要指出的是在光标定位处插入指令是向下插入。
浅谈机器人视觉技术 摘要 机器人视觉是使机器人具有视觉感知功能的系统，是机器人系统组成的重要部分之一。机器人视觉可以通过视觉传感器获取环境的二维图像，并通过视觉处理器进行分析和解释，进而转换为符号，让机器人能够辨识物体，并确定其位置。机器人视觉广义上称为机器视觉，其基本原理与计算机视觉类似。计算机视觉研究视觉感知的通用理论，研究视觉过程的分层信息表示和视觉处理各功能模块的计算方法。而机器视觉侧重于研究以应用为背景的专用视觉系统，只提供对执行某一特定任务相关的景物描述。机器人视觉硬件主要包括图像获取和视觉处理两部分，而图像获取由照明系统、视觉传感器、模拟－数字转换器和帧存储器等组成。本文介绍了机器人的发展以及视觉计算理论和视觉的关键技术。 关键词：机器人、视觉、计算、关键技术 一、机器人发展概述 科学技术的发展,诞生了机器人。社会的进步也提出要求,希望创造出一种能够代替人进行各种工作的机器,甚至从事人类不能及的事情。自从1959年诞生第一台机器人以来,机器人技术取得了很大的进步和发展,至今已成为一门集机械、电子、计算机、控制、传感器、信号处理等多学科门类为一体的综合性尖端科学。当今机器人技术的发展趋势主要有两个突出的特点:一个是在横向上,机器人的应用领域在不断扩大,机器人的种类日趋增多;另一个是在纵向上,机器人的性能不 断提高,并逐步向智能化方向发展。前者是指应用领域的横向拓宽,后者是在性能及水平上的纵向提高。机器人应用领域的拓宽和性能水平的提高,二者相辅相成、相互促进。 智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器,是机构学、自动控制、计算机、人工智能、微电子学、光学、通讯技术、传感技术、仿生学等多种学科和技术的综合成果阎。智能机器人可获取、处理和识别多种信息,自主地完成较为复杂的操作任务,比一般的工业机器人具有更大的灵活性、机动性和更广泛的应用领域。要使机器人拥有智能,对环境变化做出反应,首先,必须使机器人具有感知
工业机器人及机器人视觉系统 人类想要实现一系列的基本活动，如生活、工作、学习就必须依靠自身的器官，除脑以外，最重要的就是我们的眼睛了，（工业）机器人也不例外，要完成正常的生产任务，没有一套完善的，先进的视觉系统是很难想象的。 机器视觉系统就是利用机器代替人眼来作各种测量和判断。它是计算科的一个重要分支，它综合了光学、机械、电子、计算机软硬件等方面的技术，涉及到计算机、图像处理、模式识别、人工智能、信号处理、光机电一体化等多个领域。图像处理和模式识别等技术的快速发展，也大大地推动了机器视觉的发展。 机器视觉系统的应用 在生产线上，人来做此类测量和判断会因疲劳、个人之间的差异等产生误差和错误，但是机器却会不知疲倦地、稳定地进行下去。一般来说，机器视觉系统包括了照明系统、镜头、摄像系统和图像处理系统。对于每一个应用，我们都需要考虑系统的运行速度和图像的
处理速度、使用彩色还是黑白摄像机、检测目标的尺寸还是检测目标有无缺陷、视场需要多大、分辨率需要多高、对比度需要多大等。从功能上来看，典型的机器视觉系统可以分为：图像采集部分、图像处理部分和运动控制部分 工作过程 ?一个完整的机器视觉系统的主要工作过程如下： ?1、工件定位检测器探测到物体已经运动至接近摄像系统的视野中心，向图像采集部分发送触发脉冲。 ?2、图像采集部分按照事先设定的程序和延时，分别向摄像机和照明系统发出启动脉冲。 ?3、摄像机停止目前的扫描，重新开始新的一帧扫描，或者摄像机在启动脉冲来到之前处于等待状态，启动脉冲到来后启动一帧扫描。 ?4、摄像机开始新的一帧扫描之前打开曝光机构，曝光时间可以事先设定。
智能机器人的设计与制作 引言 近几年机器人已成为高技术领域内具有代表性的战略目标。机器人技术的出现和 进展，不但使传统的工业生产面貌发生全然性变化，而且将对人类社会产生深远的阻碍。随着社会生产技术的飞速进展，机器人的应用领域不断扩展。从自动化生产线到海洋资源的探究，乃至太空作业等领域，机器人可谓是无处不在。目前机器差不多走进人们的生活与工作，机器人差不多在专门多的领域代替着人类的劳动，发挥着越来越重要的作用，人们差不多越来越离不开机器人关心。机器人工程是一门复杂的学科，它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动操纵等为一体。目前对机器人的研究差不多呈现出专业化和系统化，一些信息学、电子学方面的先进技术正越来越多地应用于机器人领域。目前机器人行业的进展与30 年前的电脑行业极为相似。今天在汽车装配线上忙碌的一线机器人，正是当年大型计算机的翻版。而机器人行业的利基产品也同样种类繁多，比如协助大夫进行外科手术的机械臂、在伊拉克和阿富汗战场上负责排除路边炸弹的侦察机器人、以及负责清扫地板的家用机器人，还有许多参照人、狗、恐龙的模样制
造机器人玩具。舞蹈机器人具有人类外观特征、可爱的外貌、又兼有技术含量，极受青青年的喜爱。我从前年开始机器人方面的研究，在这过程中尝试过专门多次的失败，也感受到了无比的乐趣。 图1.1、机器人 1 绪论 机器人技术作为20 世纪人类最伟大的发明之一，自20 世纪60 年代初问世以来， 经历40 余年的进展已取得长足的进步。以后的机器人是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机
器，是集机械学、力学、电子学、生物学、操纵论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。走向成熟的工业机器人，各种用途的特种机器人的多用化，昭示着机器人技术灿烂的改日。 1.1 国内外机器人技术进展的现状 为了使机器人能更好的应用于工业，各工业发达国家的大学、研究机构和大工业企业对机器人系统开发投入了大量的人力财力。在美国和加拿大，各要紧大学都设有机器人研究室，麻省理工学院侧重于制造过程机器人系统的研究，卡耐基—梅隆机器人研究所侧重于挖掘机器人系统的研究，而斯坦福大学则着重于系统应用软件的开发。德国正研究开发“MOVE AND PLAY”机器人系统，使机器人操作就像人们操作录像机、开汽车一样。从六十年代开始日本政府实施一系列扶植政策，使日本机器人产业迅速进展起来，通过短短的十几年。到80 年代中期，已一跃而为“机器人王国”。其机器人的产量和安装的台数在国际上跃居首位。按照日本产业机器人工业会常务理事米本完二的讲法：“日本机器人的进展通过了60 年代的摇篮期。70 年代的有用期。到80 年代进人普及提高期。” 并正式把1980 年定为产业机器人的普及元年”。开始在各个领
发那科机器人视觉成像应用(2D) 目录 第一部分：视觉设定 (2) 第二部分：视觉偏差角度的读取与应用 (8) 应用范围：摄像头不安装在机器人上。
第一部分：视觉设定 发那科机器人视觉成像（2D-单点成像），为简化操作流程，方便调试，请遵循以下步骤：1、建立一个新程序，假设程序名为A1。程序第一行和第二行内容为： UFRAME_NUM=2 UTOOL_NUM=2 以上两行程序，是为了指定该程序使用的USER坐标系和TOOL坐标系。此坐标系的序号不应被用作视觉示教时的坐标系。 2、网线连接电脑和机器人控制柜，打开视频设定网页（图一）。 3、放置工件到抓取工位上，通过电脑看，工件尽量在摄像头成像区域中心，且工件应该全 部落在成像区域内。 4、调整机器人位置，使其能准确的抓取到工件。在程序A1中记录此位置，假设此位置的 代号为P1。抬高机械手位置，当其抓取工件运行到此位置时自由运动不能和其他工件干涉，假设此点为P2。得到的P1和P2点，就是以后视觉程序中要用到的抓件的趋近点和抓取点。 5、安装定位针，示教坐标TOOL坐标系（不要使用在程序A1中使用的坐标系号，假设实际 使用的是TOOL3坐标系）；TOOL坐标系做完之后一定不要拆掉手抓上的定位针，把示教视觉用的点阵板放到工件上，通过电脑观察，示教板应该尽量在摄像头成像区域中心。 示教USER坐标系（不要使用在程序A1中使用的坐标系号，假设实际使用的是USER3坐标系）。此时可以拆掉手抓上的定位针USER坐标系做好之后一定不要移动示教用的点阵板。 6、按照如下图片内容依次设定视觉。 图一：设定照相机（只需要更改），也就是曝光
安川视觉使用步骤 1、启动 第一步：打开电源； 第二步：左击(注：切换摄像头)，右击（注：显示存储的图像） 第三步：左右键同时长按进入主菜单选项； 2、物体有无检测 第一步：点击Object Existence Check（物体有无检测）； 第二步：点击Set Parameters（设置参数）； 第三步：点击Camera1 Countof Work (摄像头1工作计数个数，最多可以识别16个)； 第四步：根据实际情况设定个数； 第五步：点击Exit (退出)； 第六步：点击Train CheckPattem (参数登陆菜单)； 第七步：点击Select Camera（选择摄像头）选择摄像头1； 第八步：点击Select Object（选择物体）选择物体1； 第九步：点击MoveL/T（左上移动）框好工件； 第十步：点击Move R/B（右下移动）框好工件； 第十一步：点击Move Entirely (整体移动) 框好工件； 第十二步：点击Run Training（执行模板登陆）每次学习完都需要试运行一下； 第十三步：点击Select Object（选择物体）选择物体2； 第十四步：点击MoveL/T（左上移动）框好工件； 第十五步：点击Move R/B（右下移动）框好工件； 第十六步：点击Move Entirely (整体移动) 框好工件； 第十七步：点击Run Training（执行模板登陆）每次学习完都需要试运行一下； 第十八步：（根据实际需要学习的个数重复以上步骤）； 第十九步：点击Search Param (设定阀值)； 第二十步：点击Threshold/
第二十一步：点击Exit (退出)； 第二十二步：点击Tryout (试运行)检测学习是否成功； 第二十三步：点击Exsecut（执行）； 3、尺寸检测 第一步：点击Dimension Check (物体尺寸检测)； 第二步：点击Measure Number (检测物体个数)，根据实际需要输入物体个数； 第三步：点击Training Template (转移到模板登陆菜单)； 第四步：点击Select Camera (选择相机)，选择1号相机； 第五步：点击Measure No.(选择几号工件)； 第六步：SelectPos（选择测量的点），选择第一个点； 第七步：点击Move L/T (左上移动)，框好位置； 第八步：点击Move R/B（右下移动），框好位置； 第九步：点击Run Training（执行模板登陆）每次学习完都需要试运行一下； 第十步：点击Set Locate Pos（选择方式）； 第十一步：点击Cursor（光标）； 第十二步：选择好位置； 第十三步：SelectPos（选择测量的点），选择第二个点； 第十四步：点击Move L/T (左上移动)，框好位置； 第十五步：点击Move R/B（右下移动），框好位置； 第十六步：点击Run Training（执行模板登陆）每次学习完都需要试运行一下； 第十七步：点击Set Locate Pos（选择方式）； 第十八步：点击Cursor（光标）； 第十九步：选择好位置； 第二十步：点击Exit（退出）； 第二十一步：点击Regist Tolerance (转移到基准状态登陆菜单)
第一部分：提问 1．KUKA机器人中，怎样理解S，T参数？ 2．实际操作中，首次运动编程怎样确定S，T参数？ 3．在一条连续曲线轨迹运动中，S，T两参数会改变吗？ 4．S，T两参数反映的是静态姿态还是运动过程的姿态？如果是动态的，哪么当机器人TCP移到目标点的过程中由各轴都在转动（即改变角位置），那怎能保证所定义的S，T值不不变呢？既然S，T值会变化，哪定义S，T 的值又有什么义意呢？ 5．结构POS中的整数型变量S和T用于明确地定义一个轴的位置。 6．触摸屏与机器人的通讯问题，触摸屏输入参数怎样与机器人内存进行通讯？ 7．机器人内存地址与硬件输入输出端子在名称上的对应关系？ 8．在KUKA机器人编程中怎样实现两个向量的相减运算？ 9．KUKA机器人能进行两个向量的相减运算编程吗？ 10．标记的作用是什么？循环标记是标记中的一种吗？它能理解为PLC中的中间（辅助）继电器吗？比如S7-200 PLC中的M位？ 11．循环标记的作用是什么？什么情况下使用循环标记？ 12．循环标记以多长时间启动一次？是受某个定时器影响吗？ 13．循环标记启动周期与程序扫描周期是什么关系？两周期是相同吗，还是循环标志的扫描周期独立于程序的扫描周期？ 14．子程序，函数（表达式）的调用由循环标记来调用吗？ 15．定时器的工作原理（过程）是什么？它与PLC的定时器类似吗？比如可以给它赋值？做延时断开或延时接通？ 16．定时器计时时其时间值是递增还是递减？ 17．定时器的变数$TIMER_STOP[1]?是什么？其作用是什么？ 18．定时器的$TIMER_FLAG[1]?是什么标记？其作用是什么？ 19．KUKA的工件座标，工具座标怎么设置？ 20．请演示TCP座标测量的几种方法，如XYZ4点法，XYZ参照法，已知工具尺寸直接输入法？ 21．通过ABC世界座标法，ABC两点法确定TCP座标姿态后也确定了S，T两参数值吗？怎样查询出已确定好的S，T两参数的值？在做运动编程时首次确定S，T两参数值就能用此参数吗？ 22．TCP座标测量问题，如下图所示 23． 24．什么是外部TCP，其原理与作用是什么？什么场合使用？ 25．在初始默认状态，TCP座标在第六轴的法兰盘中心吗？那基座标（工件座标）又在哪里？除了TCP座标和基座标可以改变外还有哪几个座标可以改变？ 26．已知的TCP座标可以移动吗？实际编程时怎样编程移动？ 27．KUKA机器人指系统中有相对移动（旋转）的指令吗？如在当前姿态绕TCP的X轴旋转30度，沿Y轴
智能机器人的设计与制作(DOC 26页)
智能机器人的设计与制作 引言 近几年机器人已成为高技术领域内具有代表性的战略目标。机器人技术的出现和 发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性变化，而且将对人类社会产生深远的影响。随着社会生产技术的飞速发展，机器人的应用领域不断扩展。从自动化生产线到海洋资源的探索，乃至太空作业等领域，机器人可谓是无处不在。目前机器已经走进人们的生活与工作，机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动，发挥着越来越重要的作用，人们已经越来越离不开机器人帮助。机器人工程是一门复杂的学科，它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动控制等为一体。目前对机器人的研究已经呈现出专业化和系统化，一些信息学、电子学方面的先进技术正越来越多地应用于机器人领域。目前机器人行业的发展与30 年前的电脑行业极为相似。今天在汽车装配线上忙碌的一线机器人，正是当年大型计算机的翻版。而机器人行业的利基产品也同样种类繁多，比如协助医生进行外科手术的机械臂、在伊拉克和阿富汗战场上负责排除路边炸弹的侦察机器人、以及负责清扫地板的家用机器人，还有不少参照人、狗、恐龙的样子制造机器人玩具。舞蹈机器人具有人类外观特征、可爱的外貌、又兼有技术含量，极受青少年的喜爱。我从前年开始机器人方面的研究，在这过程中尝试过很多次的失败，也感受到了无比的乐趣。 图1.1、机器人 1 绪论 机器人技术作为20 世纪人类最伟大的发明之一，自20 世纪60 年代初问世以来， 经历40 余年的发展已取得长足的进步。未来的机器人是一种能够代替人类在非
工人下岗”的局面，因为人们随着社会的发展，实际上把人们从繁重的体力和危险的环境中解放出来，使人们有更好的岗位去工作，去创造更好的精神财富和文化财富，机器人来做这些危险环境的工作，展望21 世纪机器人将是一个与 20 世纪计算机的普及一样，会深入地应用到各个领域，所以很多专家预测，在 21 世纪的前20 年是机器人从制造业走向非制造业的发展一个重要时期，也是智能机器人发展的一个关键时期，目前国际上很多国家，也对机器人对人类社会的影响的估计提出了新的认识，同时，我们也可以看到机器人技术，涉及到多个学科，机械、电工、自动控制、计算机测量、人工智能、传感技术等等，它是一个国家高技术实力的一个重要标准。语音识别处理是语音功能的一个重要方面，目前计算机语音识别处理过程基本上一致，是一种基于统计模式识别的理论。我国的语音识别研究起步于五十年代，近年来发展很快，其研究水平基本与国外同步，在汉语语音识别技术上还有自己的特点和优势。可以预计，语音技术的发展前景无限。 2 机器人设计的内容和要求 2.1 机器人设计的内容 随着现代科技的发展，机器人技术已广泛应用于人类社会生活的各个领域，特别是机器人具有人类外观特征、可爱的外貌、又兼有技术含量，极受青少年的喜爱。本课题要求设计一具有简单人体功能的、模拟舞蹈动作的类人型机器人，完成简单人的基本动作：可以前进后退，左右侧行，左右转弯和前后摆动手臂，行走频率为每秒两步，举手投足、转圈、头部动作灵活、并具备的语音功能。通过语音识别技术，可以对小机器人进行语音控制，通过发出语音命令，控制机器人的。机器人包括底座、头部、上身、下肢、以及电路控制板，分别控制手臂、头部和底盘运动的电机及传动机构等。通过电路控制和机械传动，可使机器人动作。知识范围涉及机构学、力学、电子学、自动控制、计算机、人工智能等。 具体赋予任务： 1、深入了解类人型机器人的功能及工作要求，查找与课题有关的文献资料及参考书目； 2、学习掌握机构创新设计的基本知识和设计方法，了解控制对象舞蹈机器人的工作原理、动作过程，进行简单舞蹈动作及相应机构设计； 3、根据机器人构成、工作原理、主要特点和技术指标，分析比较，加以论证，确定机器人运动控制最终方案，完成硬件电路设计，单片机控制程序设计； 4、制作舞蹈机器人模型，完成各种运动、动作模拟，调试成功。 5、规定的翻译、论文工作。 2.2 舞蹈机器人设计的数据和要求 1、机器人身高80～120 ㎝，表演时机器人随音乐翩翩起舞，动作协调、灵活； 2、表演各种的基本动作，具体动作可自行设计。涵盖行进、转圈、举手投足、头部等动作；
学习情境8 机器人的设计与制作 8．1资讯—知识准备 8．1．1 智能机器人的介绍 随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成程度越来越高，单片机已经可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器，甚至A/D、D/A转换器等电路，这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合起来，组成所谓的“智能化测量控制系统”。这促使机器人技术也有了突飞猛进的发展，现在人们已经完全可以设计并制造出具有某些特殊功能的简易智能机器人了。 8.1.2MCS-51单片机的串行接口及串行通信 一、串行通信概述 1、什么叫串行通信？ 并行、串行举生活中的例子（排横队行走，排纵队行走）说明； 引出并行通信，串行通信的概念。 P00 P01 P02 P03 RXD TXD 2、同步通信、异步通信 提问：数字电路中移位寄存器是怎样进行移位的？ 同步——发送设备时钟等于接收设备时钟。 同步字符1 同步字符2 数据1 数据2 ···数据n 校验字符校验字符 异步——发送时钟不一定等于接收时钟。
空闲位起始位 5 ~ 8位数据奇偶校验位停止位空闲位 3、串行通信方向 A B 发半双工发 收收 A 全双工 B 4、波特率 即串行通信速率。b/s 、bps 举例、设有一帧信息，1个起始位、8个数据位、1个停止位，传输速率为240个字符。求波特率。 解： （1＋8＋1）×240 = 2400 b/s = 2400波特。 5、串行通信接口 发送：展示投影胶片CPU D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 发送数据寄存器 SBUF（99H） 1 D7 D6 D5 D4 D3 D 2 D1 D0 0 发送数据 发送时钟 接收：展示投影胶片 接收时钟 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1 接收数据
F A N U C机器人机器人视 觉成像应用D This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.
发那科机器人视觉成像应用(2D) 目录 应用范围：摄像头不安装在机器人上。 第一部分：视觉设定 发那科机器人视觉成像（2D-单点成像），为简化操作流程，方便调试，请遵循以下步骤： 1、建立一个新程序，假设程序名为A1。程序第一行和第二行内容为： UFRAME_NUM=2 UTOOL_NUM=2 以上两行程序，是为了指定该程序使用的USER坐标系和TOOL坐标系。此坐标系的序号不应被用作视觉示教时的坐标系。 2、网线连接电脑和机器人控制柜，打开视频设定网页（图一）。 3、放置工件到抓取工位上，通过电脑看，工件尽量在摄像头成像区域中心，且工件应该 全部落在成像区域内。 4、调整机器人位置，使其能准确的抓取到工件。在程序A1中记录此位置，假设此位置的 代号为P1。抬高机械手位置，当其抓取工件运行到此位置时自由运动不能和其他工件干涉，假设此点为P2。得到的P1和P2点，就是以后视觉程序中要用到的抓件的趋近点和抓取点。 5、安装定位针，示教坐标TOOL坐标系（不要使用在程序A1中使用的坐标系号，假设实 际使用的是TOOL3坐标系）；TOOL坐标系做完之后一定不要拆掉手抓上的定位针，把示教视觉用的点阵板放到工件上，通过电脑观察，示教板应该尽量在摄像头成像区域中心。示教USER坐标系（不要使用在程序A1中使用的坐标系号，假设实际使用的是USER3坐标系）。此时可以拆掉手抓上的定位针USER坐标系做好之后一定不要移动示教用的点阵板。 6、按照如下图片内容依次设定视觉。 图一：设定照相机（只需要更改），也就是曝 光时间，保证：当光标划过工件特征区域的最亮点时， 中g=200左右。其他不要更改。 图二：标定示教点阵板。此时，只需要更改如下内容： 图三:标定示教点阵板需要做的设定 图四: 标定示教点阵板时，观察数据误差范围 设定完以上内容后，方可以移走示教用的点阵板。之前任何时候移动此示教板，都会造成错误！！ 图五（与图六为同一个页面，一个图上截屏不完整。此页只需要更改曝光时间。）图六（与图5是同一个页面）除了设定曝光时间外，什么都不要动。 图七：此图完成后，才可以做图6的set .ref.pos 在完成以上操作后，按照如下步骤示教机器人