基于单目视觉的工业机器人智能抓取研究

针对工业装配生产线的自动装配问题,设计了一种基于单目视觉技术的机器人自动识别与智能抓取的结构。运用最大隶属度规则建立匹配关系矩阵,构建决策矩阵达到工件的模糊自主识别目的,并采用基于二阶惯性矩的轴向确定方法。在机器人装配作业平台上进行了工件识别与抓取的实验研究,实验结果表明,该方法能够获得很好的识别效果和实时性,为工业机器人智能抓取目标提供了必要的信息。

第 5期 2 1年 5月 01文章编号：0 1 3 9 (0 )5 0 3— 2 10— 9 7 2 1 0— 15 0 1

机械设计与制造Ma h n r De in c iey sg& Ma u a t r n fcue 15 3

基于单目视觉的工业机器人智能抓取研究米:画：一~

王修岩程 婷婷(中国民航大学航空自动化学院，天津 3 00 ) 030Re e r h o n u ti I o o n e l e t a p b s d o o o u a iin s a c n j d s r b tit lg n s a e n m n c l r so a r i gr vW ANG u a CHENG n— i g Xi -y n, Ti g tn

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中图分类号：H1,P 4文献标识码： T 6T 2 2 A

1引言

.

元三大单元组成。目单视觉单元为一台固定在工作平台上方的C D摄像机， C负责摄取工作环境中的目标并存入图像采集卡缓冲区；监控单元负责监控各工作站的当前状态，并完成对存储图

装配是产品生产的后置工序，自动化生产环节中占有重要在地位。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

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像进行相关处理的工作，责驱动机械手实施抓取操作。 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 C D摄像机获 C点提取； ) (曲线分割及分段匹配； ) 4 (图形描述与识别。 5 取工件的图像，并通过图像预处理、构建模板特征、糊识别三个模机器人工作时，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，图像数据传输给下再将化，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系统原理与结构数字图

’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。 3工件自动识别

建立的工业机器人单目视觉系统，如图 1所示。工件

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 ()

1 l

——

被抓取物的干涉，限定：特作工件离散放置，相邻工件之间有间隙；2每个工件的放置朝向一致， ()例如：全部竖置或横置，选择全

图 1单目视觉系统原理结构图Fi . g1 Mo o u a i in s se t e r tu t r n c lr vs o y t m h o y s r c u e

整个系统主要由单目视觉单元，监控单元和机器人执行单

部竖置； ) (同类物体可以多余一件， 3可以不相邻放置。 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：00 0— 2★基金项目：自然科学基金重大资助项目(0 7 8 1 21—7 1国家 676 1)

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