基于機(jī)器視覺運(yùn)用于工業(yè)機(jī)器人抓取技術(shù)的研究

摘要：以工業(yè)4.0為背景的工業(yè)自動化正在迅猛發(fā)展，黑燈工廠等概念不斷更新著人們對于現(xiàn)代工業(yè)的認(rèn)知。工業(yè)自動化的關(guān)鍵就在于全自動機(jī)器人的使用，工業(yè)機(jī)器人可以根據(jù)設(shè)定完成的編程進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)操作，并降低工作人員的勞動負(fù)擔(dān)。本文主要以機(jī)器視覺為基礎(chǔ)針對工業(yè)機(jī)器人的抓取技術(shù)進(jìn)行分析，然后基于此分析了一系列技術(shù)應(yīng)用情況，以供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺;工業(yè)機(jī)器人;抓取技術(shù)

前言：

現(xiàn)階段，工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)大范圍應(yīng)用了先進(jìn)的現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，智能化、機(jī)械化的生產(chǎn)裝備，已經(jīng)成為支撐工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的重要工具。智能化工業(yè)機(jī)器人可以按照指定程序完成相應(yīng)任務(wù)，目前在中國工業(yè)轉(zhuǎn)型期間擁有至關(guān)重要的作用。所以，以機(jī)器視覺為基礎(chǔ)針對工業(yè)機(jī)器人的抓取技術(shù)進(jìn)行分析以及研究，不僅可以提升工業(yè)機(jī)器人在工作期間的效率，也能夠合理解決機(jī)器人在運(yùn)行期間發(fā)生的各種問題，比如碰撞，協(xié)同工作，從而推動工業(yè)領(lǐng)域在未來實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。

1? 以機(jī)器視覺為基礎(chǔ)的工業(yè)機(jī)器人抓取技術(shù)概述

1.1 含義

機(jī)器視覺屬于一種新型技術(shù)，是指應(yīng)用機(jī)器來取代人眼做出的測量以及評估，從而提升測量、評估環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)性。此項(xiàng)技術(shù)屬于一項(xiàng)綜合性相對較強(qiáng)的技術(shù)，可以使用攝像機(jī)對圖像進(jìn)行收集，應(yīng)用系統(tǒng)分析功能對圖像進(jìn)行分析，然后將結(jié)果反饋給生產(chǎn)管理，從而讓工業(yè)生產(chǎn)層面的效率得到有效提升。

1.2 應(yīng)用價值

以機(jī)器視覺為基礎(chǔ)的工業(yè)機(jī)器人抓取技術(shù)，目前在工業(yè)領(lǐng)域?qū)用娴膽?yīng)用具備極高的價值，主要有兩個層面的體現(xiàn)：

1.2.1 減少工業(yè)生產(chǎn)工作期間的開發(fā)成本

工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)成本與工廠經(jīng)濟(jì)收益密切相關(guān)，工廠生產(chǎn)成本降低，會直接提升工廠在經(jīng)濟(jì)層面的收益。以機(jī)器視覺為基礎(chǔ)的工業(yè)機(jī)器人定位抓取技術(shù)，可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)完全自動化拍照，識別，抓取，自我糾正，自我反饋等全閉環(huán)的工作模式，有的工業(yè)機(jī)器人搭配了深度學(xué)習(xí)的邏輯之后可以實(shí)現(xiàn)程序自動生成，從而實(shí)現(xiàn)自己模擬路線，尋找最優(yōu)解，不必對應(yīng)每一個產(chǎn)品設(shè)定不同的程序進(jìn)行抓取和動作設(shè)計(jì)，因此大大降低了實(shí)際工作的開發(fā)成本。

1.2.2 提升工業(yè)生產(chǎn)效率

工業(yè)生產(chǎn)效率對一個工廠而言是其綜合實(shí)力的主要體現(xiàn)，與工廠的產(chǎn)量息息相關(guān)，同時影響著工廠的經(jīng)濟(jì)收益。以機(jī)器視覺為基礎(chǔ)的工業(yè)機(jī)器人定位抓取技術(shù)，在實(shí)際的生產(chǎn)中可以由于搭配了高精度的攝像頭進(jìn)行拍照，內(nèi)部深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行分析邊緣輪廓，產(chǎn)生決策，這樣的一系列操作在過去是要操作人員進(jìn)行一步步的矯正的，現(xiàn)在完全可以通過實(shí)時照片反饋進(jìn)行自我糾正從而大大加快了調(diào)試成本，提升生產(chǎn)效率。

2? 以機(jī)器視覺為基礎(chǔ)的工業(yè)機(jī)器人，在抓取運(yùn)行期間的程序

2.1 處理圖像

處理圖像功能是支持工業(yè)機(jī)器人在機(jī)器視覺指導(dǎo)下，實(shí)行定位抓取操作的前提，所以對于圖片在處理層面的技術(shù)、照片的質(zhì)量擁有極高的要求：第一，要求圖片具備較高的清晰程度;第二，圖片中表達(dá)的信息必須真實(shí)完整。只有以此為基礎(chǔ)，處理完成之后所產(chǎn)生的信息，才能夠?yàn)闄C(jī)器人開展定位抓取操作奠定一個有利基礎(chǔ)。一般情況下常見的圖片處理技術(shù)，包括：

2.1.1 灰度處理技術(shù)

灰度處理主要就是將有色彩的圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)換，讓其變成黑白圖像。如此可以提取圖片中的重要信息，進(jìn)而降低計(jì)算機(jī)在處理環(huán)節(jié)的計(jì)算量，提升處理工作的效率。

2.1.2 濾波處理技術(shù)

濾波處理技術(shù)主要對圖像中擁有的噪點(diǎn)實(shí)行弱化，更好的保留一些關(guān)鍵細(xì)節(jié)，然后從細(xì)節(jié)中捕獲有效信息，可以更加直觀、清晰的了解機(jī)器人系統(tǒng)，目前在生產(chǎn)期間要執(zhí)行的操作內(nèi)容。而之所以出現(xiàn)噪點(diǎn)的主要原因是圖像生成設(shè)備，也就是攝像機(jī)自身的性能所致，因?yàn)椴煌臄z像機(jī)在性能、功能層面會存在不同的差異性，攝像機(jī)如果性能不高，圖像就會出現(xiàn)較多噪點(diǎn)。

2.1.3 二值化處理技術(shù)

二值化處理技術(shù)主要是針對已經(jīng)完成的閾值圖像實(shí)行有效處理，閾值更改主要是針對圖像中的一些像素點(diǎn)在灰度值層面實(shí)行調(diào)整，可以將其設(shè)置為最高數(shù)值或最低數(shù)值，讓圖像中的所有細(xì)節(jié)和信息在灰度層面能夠保持統(tǒng)一性，減少圖像的復(fù)雜度，進(jìn)而更好的獲取定位信息。

2.2定位處理操作

定位處理主要是應(yīng)用三維技術(shù)，與計(jì)算機(jī)中的視覺控制系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)聯(lián)系，可以決定計(jì)算機(jī)在操作、抓取期間的精準(zhǔn)程度。所以，要求工業(yè)機(jī)器人在控制系統(tǒng)中增添雙目立體式的視覺處理系統(tǒng)，系統(tǒng)中擁有的三維坐標(biāo)可以對機(jī)器人定位起到有效的輔助作用，從而獲取更加精準(zhǔn)的定位信息。此種三維控制系統(tǒng)相比較于傳統(tǒng)的二維形式控制技術(shù)而言，增加了高程系統(tǒng)，可以對空間中的有關(guān)零部件起到有效的定位作用，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用機(jī)器視覺對三維系統(tǒng)中的主要坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行評判，并將其當(dāng)作抓取定位操作期間的參考。此種方法可以提高抓取操作的準(zhǔn)確度，此外可以通過更改的形式對坐標(biāo)系進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而對形狀、規(guī)格不同的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)抓取操作。

2.3 抓取操作

對基礎(chǔ)圖像進(jìn)行定位處理之后，工業(yè)機(jī)器人就可以明確需要操作執(zhí)行的具體目標(biāo)，然后開展抓取動作，此環(huán)節(jié)是最關(guān)鍵也是最簡單的一個環(huán)節(jié)，抓取期間的準(zhǔn)確度是評估照片質(zhì)量、定位質(zhì)量的一個主要標(biāo)準(zhǔn)。此外，目前工業(yè)機(jī)器人一般情況下應(yīng)用自動抓取技術(shù)來進(jìn)行定位，此種方法可以降低人工操作流程，機(jī)器人可以通過系統(tǒng)具備的故障自檢功能，及時將系統(tǒng)在運(yùn)行中的具體狀況向管理工作人員進(jìn)行反饋，降低人工干預(yù)對于生產(chǎn)工作效率造成的不利影響，減少機(jī)器出現(xiàn)的磨損現(xiàn)象，與此同時，抓取操作和機(jī)器人系統(tǒng)在控制層面密切相關(guān)。所以，基于上述兩種處理技術(shù)而言，提升系統(tǒng)控制期間的有效性，對于提高機(jī)器人在定位層面的抓取能力而言，擁有極其重要的推動作用。

結(jié)束語：

綜上所述，以機(jī)器視覺為基礎(chǔ)的工業(yè)機(jī)器人抓取技術(shù)，其本質(zhì)就是機(jī)器人控制技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)二者之間的有機(jī)結(jié)合，同時也是工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展的一個標(biāo)志所在。此種技術(shù)不僅可以擴(kuò)展工業(yè)機(jī)器人在應(yīng)用層面的領(lǐng)域，也可以讓機(jī)器人在適應(yīng)層面的能力得到有效提升，與此同時，強(qiáng)化工業(yè)機(jī)器人的工作能力。管理人員以及工作人員要對此予以充分重視，科學(xué)合理的應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，提升企業(yè)在經(jīng)濟(jì)層面的收益，促進(jìn)企業(yè)在現(xiàn)代化層面實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：楊港豐1997.03.02;性別：男;民族：漢;籍貫：河南;職務(wù)職稱：機(jī)械工程師;學(xué)歷：本科;單位：上?？苹\網(wǎng)絡(luò)科技有限公司;研究方向：醫(yī)療機(jī)器人應(yīng)用開發(fā)。