工業(yè)機(jī)器人感知技術(shù)
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工業(yè)機(jī)器人的感知技術(shù),工業(yè)機(jī)器人的傳感器,工業(yè)機(jī)器人視覺,機(jī)器人視覺概述-組成,工業(yè)機(jī)器人視覺的應(yīng)用,工業(yè)機(jī)器人視覺,康耐視公司 (COGNEX) ◆AlignPlus視覺引導(dǎo)的高精度對(duì)位方案 ◆ 3D位移傳感器-視覺檢測(cè)系統(tǒng) ◆新產(chǎn)品In-Sight 2000視覺傳感器 代表了機(jī)器視覺領(lǐng)域最前沿最先進(jìn)的技術(shù)水平。,工業(yè)機(jī)器人視覺的應(yīng)用,工業(yè)機(jī)器人視覺,智能制造對(duì)機(jī)器人智能化識(shí)別、定位、抓取零件的要求越來(lái)越高,2D/3D機(jī)器視覺技術(shù)成為機(jī)器人應(yīng)用核心技術(shù)之一。,工業(yè)機(jī)器人視覺的應(yīng)用,工業(yè)機(jī)器人視覺,自動(dòng)拾?。禾岣呤叭【龋档蜋C(jī)械固定成本 傳送跟蹤:視覺跟蹤傳送帶上移動(dòng)的產(chǎn)品,進(jìn)行精確定位及拾取 精確放置:精確放置到裝配和加工位置 姿態(tài)調(diào)整:從拾取到放置過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品姿態(tài)進(jìn)行精確調(diào)整,工業(yè)機(jī)器人視覺的應(yīng)用,工業(yè)機(jī)器人視覺,一般認(rèn)為觸覺包括接近覺、接觸覺、壓覺、滑覺、力覺五種,狹義的觸覺按字面上來(lái)看是指接觸覺、壓覺、滑覺三種感知接觸的感覺。 用接近覺可感知物體在附近,手臂減速慢慢接近物體;用接觸覺可知已接觸到物體,控制手臂讓物體到手指中間,合上手指握住物體;用壓覺控制握力。如果物體較重,則靠滑覺來(lái)檢查滑動(dòng),修正設(shè)定的握力來(lái)防止滑動(dòng);靠力覺控制與被測(cè)物體自重和轉(zhuǎn)矩相應(yīng)的力,或舉起或移動(dòng)物體。另外,力覺在旋緊螺母、軸與孔的嵌入等裝配工作中也有廣泛的應(yīng)用。,工業(yè)機(jī)器人觸覺,工業(yè)機(jī)器人觸覺,機(jī)器人的接近覺,接近覺是指機(jī)器人能感覺到距離幾毫米到十幾厘米遠(yuǎn)的對(duì)象物或障礙,能檢測(cè)出物體的距離、相對(duì)傾角或?qū)ο笪锉砻娴男再|(zhì)。這是非接觸式感覺。 接近覺傳感器可分為6種;電磁式(感應(yīng)電流式)、光電式(反射或透射式)、靜電容式、氣壓式、超聲波式和紅外線式。,開關(guān)式觸覺傳感器,,做成陣列形式 (放于機(jī)器人手部?jī)?nèi)側(cè)),工業(yè)機(jī)器人觸覺,機(jī)器人的接觸覺,陣列式接觸覺傳感器可用于測(cè)定自身與物體的接觸位置、物體中心位置和傾斜度,甚至還可以識(shí)別物體的大小和形狀。,由微動(dòng)開關(guān)組成,用于探測(cè)物體、探索路徑和安全保護(hù),壓阻式陣列觸覺傳感器,碳?xì)郑–SA)靈敏度高,具有較強(qiáng)的耐過(guò)載能力。缺點(diǎn)是有遲滯,線性差。 導(dǎo)電橡膠的電阻也會(huì)隨壓力的變化而變化,因此也常用來(lái)作為觸覺傳感器的敏感材料。,工業(yè)機(jī)器人觸覺,機(jī)器人的壓覺,另外還有光學(xué)式觸覺傳感器、電容式陣列觸覺傳感器等。,,它利用一種具有壓電和熱釋電性的高分子材料研制而成。,工業(yè)機(jī)器人觸覺,機(jī)械手一般采用兩種抓取方式:硬抓取和軟抓取。硬抓?。o(wú)感知時(shí)采用) :末端執(zhí)行器利用最大的夾緊力抓取工件。軟抓?。ㄓ谢X傳感器時(shí)采用):末端執(zhí)行器使夾緊力保持在能穩(wěn)固抓取工件的最小值,以免損傷工件。,工業(yè)機(jī)器人觸覺,(a)振動(dòng) (b)轉(zhuǎn)動(dòng) (c)剪動(dòng)力 (d)位移(壓力分布),機(jī)器人的滑覺,,力覺傳感器使用的主要元件是電阻應(yīng)變片。,(3)裝在機(jī)器人手爪指關(guān)節(jié)(或手指上)的力傳感器,稱為指力傳感器。,通常我們將機(jī)器人的力傳感器分為三類:,(1)裝在關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器上的力傳感器,稱為關(guān)節(jié)力傳感器。,(2)裝在末端執(zhí)行器和機(jī)器人最后一個(gè)關(guān)節(jié)之間的力傳感器,稱為腕力傳感器。,工業(yè)機(jī)器人觸覺,機(jī)器人的力覺,SRI (Stanford Research Institute)研制的六維腕力傳感器,如圖所示。它由一只直徑為75mm的鋁管銑削而成,具有八個(gè)窄長(zhǎng)的彈性梁,每個(gè)梁的頸部只傳遞力,扭矩作用很小。梁的另一頭貼有應(yīng)變片。圖中從Px+到Qy-代表了8根應(yīng)變梁的變形信號(hào)的輸出。,,工業(yè)機(jī)器人觸覺,機(jī)器人的力覺,日本大和制衡株式會(huì)社林純一研制的腕力傳感器。它是一種整體輪輻式結(jié)構(gòu),傳感器在十字梁與輪緣聯(lián)結(jié)處有一個(gè)柔性環(huán)節(jié),在四根交叉梁上共貼有32個(gè)應(yīng)變片(圖中以小方塊),組成8路全橋輸出 。,工業(yè)機(jī)器人觸覺,機(jī)器人的力覺,工業(yè)機(jī)器人觸覺,機(jī)器人的力覺,力感測(cè)可以通過(guò)機(jī)械臂上內(nèi)嵌的力傳感器獲得,目前市場(chǎng)上的大部分協(xié)作機(jī)器人已經(jīng)具備。 使用內(nèi)置力傳感器的唯一缺點(diǎn)是,沒有一個(gè)精度相同的設(shè)備可以把力“讀”出來(lái)。大多是內(nèi)置力傳感器都是通過(guò)讀取電流來(lái)測(cè)量力的。 當(dāng)然,有些力傳感器采用的是其他方式,例如根據(jù)材料變形來(lái)確定施加在上面的力的大小。 在有些應(yīng)用中,力傳感器可以完爆視覺系統(tǒng),讓你省錢又實(shí)用。,工業(yè)機(jī)器人觸覺,機(jī)器人力覺的應(yīng)用,1. 恒力 力矩傳感器首次制造出來(lái),是用于打磨、拋光等應(yīng)用。由于這些應(yīng)用都很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,因?yàn)闄C(jī)器人需要某些力反饋來(lái)確定它推動(dòng)的力夠不夠。 通過(guò)在程序中引入力反饋回路,可以很輕易地讓這些應(yīng)用實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,實(shí)現(xiàn)制造流程的一致性。,工業(yè)機(jī)器人觸覺,機(jī)器人力覺的應(yīng)用,2. 稱量東西 把橙色和藍(lán)色的冰球分開。然而,我們采用的方式卻跟它們的顏色沒有任何關(guān)系。實(shí)際上,跟他們的重量有關(guān)。橙色冰球比藍(lán)色冰球重一些,根據(jù)重量的不同,傳感器可以將它們區(qū)分開來(lái)。 這還可用于區(qū)分外形相似的不同零部件。然而,在現(xiàn)實(shí)生活中,知道你的抓手里是否有正確的物體,或物體是否已經(jīng)掉落,是非常有幫助的,它在你的生產(chǎn)流程中可以真正幫到你。力矩傳感器可以很容易地實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。,工業(yè)機(jī)器人觸覺,機(jī)器人力覺的應(yīng)用,3. 重復(fù)力 如果你正在考慮使用機(jī)器人做裝配任務(wù),你希望機(jī)器人能夠一遍又一遍重復(fù)同樣的任務(wù)。然而,裝配任務(wù)很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的原因之一,就是他們需要操作員進(jìn)行力檢測(cè)。通過(guò)引入FT傳感器,你可以感受到裝配過(guò)程中施加的外力。,正如你所看到的,力反饋非常有用,可以應(yīng)用到很多不同的應(yīng)用中??梢苑治鲆幌履愕墓ぷ髁鞒?,看看是否可以使用力傳感器替代視覺系統(tǒng)。大部分時(shí)候,力傳感器更容易集成,不需要集成商,你自己就能完成。,4. 目標(biāo)定位 采用力傳感器來(lái)尋找和檢測(cè)零部件也是可行的。 5. 手動(dòng)引導(dǎo) 傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人有了FT傳感器,就可以手動(dòng)引導(dǎo)示教機(jī)器人,而不需要使用示教器。,工業(yè)機(jī)器人觸覺,機(jī)器人的力覺,國(guó)內(nèi)首臺(tái)智能打磨機(jī)器人“南寧造”,核心部件國(guó)際領(lǐng)先。 集成六軸力傳感器先,打磨機(jī)器人有與人一樣的手感,能夠感知鑄件的差異并自動(dòng)調(diào)整,實(shí)現(xiàn)智能化,真正代替人工。,工業(yè)機(jī)器人觸覺,機(jī)器人的力覺,WACOH——專業(yè)機(jī)器人6軸力傳感器 應(yīng)用領(lǐng)域:精密打磨拋光機(jī)器人、裝配機(jī)器人、醫(yī)療設(shè)備等。 1、 產(chǎn)品特點(diǎn):電容式,內(nèi)置MCU于溫度傳感器,內(nèi)部完成溫度補(bǔ)償?shù)葎?dòng)作 2、 與其他牌品相比的優(yōu)勢(shì): 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,堅(jiān)固不易損壞,內(nèi)置MCU避免多余的接線,價(jià)格便宜 3、 已經(jīng)應(yīng)用在機(jī)器人行業(yè)的案例介紹: Mitsubishi, Yasukawa, Denso wave, Nachi都是主要客戶, 應(yīng)用在組裝和打磨上,全日本占有率86%,工業(yè)機(jī)器人觸覺,機(jī)器人的力覺,日本美蓓亞將把6軸力傳感器“OPFT”系列,利用1個(gè)該系列傳感器便可同時(shí)檢測(cè)3個(gè)方向及其各扭轉(zhuǎn)方向的荷重。 該系列產(chǎn)品此前一直用于進(jìn)行復(fù)雜作業(yè)的產(chǎn)業(yè)用多關(guān)節(jié)機(jī)器人及汽車和精密設(shè)備的組裝機(jī)等。該公司認(rèn)為,該系列產(chǎn)品在用于護(hù)理及做家務(wù)等的生活輔助機(jī)器人領(lǐng)域存在大量潛在需求。,工業(yè)機(jī)器人觸覺,指尖傳感器:讓機(jī)器人手更靈巧,得益于手指上增加的力墊(force pad),機(jī)器人能以輕柔且靈巧的方式來(lái)從事一些重復(fù)性工作。 新配備的傳感器稱為“GelSight”,給機(jī)器人的夾具增加了“前所未有”的敏感度。通過(guò)提供擠壓力度的反饋,它可以讓機(jī)器人將USB充電器插在電源上,甚至是處理雞蛋等對(duì)敏感度要求極高的工作。GelSight傳感器是一種塑料材質(zhì)的正方形物體,有一個(gè)合成橡膠層,四周每個(gè)邊都涂了一層反光金屬漆,可以將物體外形反射回傳感器,令其對(duì)力度有精確的把握,這樣一來(lái),機(jī)器人就可以進(jìn)行極為靈巧的操作。,將機(jī)械的觸覺信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐曈X信號(hào) ——不是依賴于數(shù)千個(gè)微型力傳感器,而是會(huì)“看到”物體的形狀,以及它離光傳感器有多近。,工業(yè)機(jī)器人位置和位移感覺,相對(duì)型光電編碼器,增量式編碼器特點(diǎn): 增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相;A、B兩組脈沖相位差90o,從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向,而Z相為每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖,用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。 原理構(gòu)造簡(jiǎn)單,抗干擾能力強(qiáng),可靠性高,適合于長(zhǎng)距離傳輸 相對(duì)絕對(duì)型編碼器,成本定,分辨率高 缺點(diǎn):完成校準(zhǔn)操作后才能得到絕對(duì)位置信息、沒有“記憶”功能,絕對(duì)型光電編碼器,工業(yè)機(jī)器人位置和位移感覺,絕對(duì)編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤上透光、不透光的線條圖形,絕對(duì)編碼器可有若干編碼,根據(jù)讀出碼盤上的編碼,檢測(cè)絕對(duì)位置。 可以直接讀出角度的絕對(duì)值 沒有累積誤差 電源切除后位置信息不會(huì)丟失,傳感器的分類,根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的不同可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。,(1)位置傳感器,用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人本身狀態(tài)(如手臂間角度)的傳感器。多 為檢測(cè)位置和角度的傳感器。,a.內(nèi)部傳感器,(2)角度傳感器,(3)速度傳感器,b.外部傳感器,用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人所處環(huán)境(如是什么物體,離物體的距離有多遠(yuǎn)等)及狀況(如抓取的物體是否滑落)的傳感器。,具體有接近覺傳感器、距離傳感器、觸覺傳感器、力覺傳感器,視覺傳感器等。,多傳感器信息融合,多傳感器信息融合技術(shù)是通過(guò)對(duì)這些傳感器及其觀測(cè)信息的合理支配和使用,把多個(gè)傳感器在時(shí)間和空間上的冗余或互補(bǔ)信息依據(jù)某種準(zhǔn)則進(jìn)行組合,以獲取被觀測(cè)對(duì)象的一致性解釋或描述。,多傳感器融合系統(tǒng)主要特點(diǎn)是:(1)提供了冗余、互補(bǔ)信息。(2)信息分層的結(jié)構(gòu)特性。(3)實(shí)時(shí)性。(4)低代價(jià)性。,多傳感與單傳感的比較:多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)可更大程度獲取被探測(cè)目標(biāo)和環(huán)境的信息量。單傳感器信號(hào)處理或低層次的數(shù)據(jù)處理方式只是對(duì)人腦信息處理的一種低水平模仿。,多傳感器融合常用的方法有:加權(quán)平均法、貝葉斯估計(jì)、卡爾曼濾波、DS證據(jù)推理、模糊邏輯、產(chǎn)生式規(guī)則、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法。,三種結(jié)構(gòu)形式:串聯(lián)、并聯(lián)和混合融合形式。,1.機(jī)器人中的傳感器信息融合,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,控制和信 息融合計(jì) 算機(jī),,,,,,,,,,自主移動(dòng)裝配機(jī)器人,裝配機(jī)械手,力覺傳感器,觸覺傳感器,視覺傳感器,超聲波傳感器,激光測(cè)距傳感器,多傳感器信息融合自主移動(dòng)裝配機(jī)器人,Class is over. Bye-bye!,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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