一种具有视觉跟踪的单目工业机器人制造技术

一种具有视觉跟踪的单目工业机器人，包括工业机器人控制系统、传感器系统、操控系统、网络集成控制系统、视觉跟踪系统以及执行机构，传感器系统与工业机器人控制系统连接，采用眼在手上的单目视觉结构，将跟踪摄像机安装在末端执行器的正下方，实时观察并测量运动工件相对于执行机构的位置，通过控制执行机构运动来对运动工件逐渐逼近，利用跟踪摄像机对目标图像完成实时采集，并将采集到的信息通过传递给工控机，工控机根据图像处理技术来获取运动工件的形状和质心，进行抓取，并将误差信号作为反馈量传递到工控机，对执行机构的动作进行跟踪。

A monocular industrial robot with visual tracking

【技术实现步骤摘要】
一种具有视觉跟踪的单目工业机器人
本专利技术属于工业机器人领域，特别涉及一种具有视觉跟踪的单目工业机器人。
技术介绍
随着当前工业自动化水平越来越高,在各行各业占有越来越重要的地位,它们能够娴熟、精准地执行多种复杂任务,这些任务由于环境或者其他因素的限制可能是人根本无法完成的。工业机器人的应用场景主要有汽车零部件制造和装配、机械自动化制造、有毒化工产品生产、标准流水线作业、高危环境设备安装、核辐射场地作业、极限环境作业等。但是现有技术中缺少对对单目机器人末端执行器的运动轨迹进行跟踪并修正的相关技术。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何跟踪末端执行器的运动轨迹并实现对工件抓取的及时修正，对此本专利技术提供一种具有视觉跟踪的单目工业机器人。本专利技术的技术方案为：一种具有视觉跟踪的单目工业机器人，包括工业机器人控制系统、传感器系统、操控系统、网络集成控制系统、视觉跟踪系统以及执行机构，传感器系统与工业机器人控制系统连接，操控系统通过网络集成控制系统接收传感器系统和视觉跟踪系统的数据并向工业机器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有视觉跟踪的单目工业机器人，包括工业机器人控制系统、传感器系统、操控系统、网络集成控制系统、视觉跟踪系统以及执行机构，传感器系统与工业机器人控制系统连接，工业机器人控制系统包括示教器、运动控制器，操控系统包括工控机，视觉跟踪系统包括RGB摄像机、激光扫描仪、跟踪摄像机，射频收发射装置，传感器系统包括多个六轴传感器、光学传感器、运动传感器、霍尔电流传感器，执行机构包括机械部分和电力部分，采用眼在手上的单目视觉结构，将跟踪摄像机安装在末端执行器的正下方，实时观察并测量运动工件相对于执行机构的位置，通过控制执行机构运动来对运动工件逐渐逼近，利用跟踪摄像机对目标图像完成实时采集，并将采集到的...

【技术特征摘要】
20181107 CN 20181132141151.一种具有视觉跟踪的单目工业机器人，包括工业机器人控制系统、传感器系统、操控系统、网络集成控制系统、视觉跟踪系统以及执行机构，传感器系统与工业机器人控制系统连接，工业机器人控制系统包括示教器、运动控制器，操控系统包括工控机，视觉跟踪系统包括RGB摄像机、激光扫描仪、跟踪摄像机，射频收发射装置，传感器系统包括多个六轴传感器、光学传感器、运动传感器、霍尔电流传感器，执行机构包括机械部分和电力部分，采用眼在手上的单目视觉结构，将跟踪摄像机安装在末端执行器的正下方，实时观察并测量运动工件相对于执行机构的位置，通过控制执行机构运动来对运动工件逐渐逼近，利用跟踪摄像机对目标图像完成实时采集，并将采集到的信息通过传递给工控机，工控机根据图像处理技术来获取运动工件的形状和质心，进行抓取，并将误差信号作为反馈量传递到工控机，对执行机构的动作进行跟踪。


2.根据权利要求1所述的一种具有视觉跟踪的单目工业机器人，其特征在于跟踪过程如下：
步骤1，利用跟踪摄像机对运动工件进行图像采集，利用网线将采集到的图像信息传递给工控机，保存在工控机内存中；
步骤2，读取工件的图像信息，利用图像处理对运动工件的形状和质心特征进行识别，与上一次识别的结果进行比对，生成误差信号；
步骤3，将获得运动工件的误差信号作为反馈信号，输入工控机的模糊控制装置中，利用模糊控制方法计算出相应的控制信号，并将控制信号以运动指令的形式发送到执行机构；
步骤4，在执行机构获得接受指令信号后，按照要求完成动作运动，跟踪摄像机完成对运动工件的跟踪任务；
步骤5，工控机将控制指令发送给执行机构时，执行机构的伺服装置就会进入下一个伺服周期，来继续完成与之前伺服周期相同的任务。


3.根据权利要求2所述的一种具有视觉跟踪的单目工业机器人，其特征在于跟踪过程步骤3的工控机的模糊控制装置具体为：模糊控制装置包括差分器、微分器、模糊化接口、输出量转换模块、推理机、知识库，负载估计模块将测得的伺服电机的测量负载电压通过带通滤波器提供给差分器，差分器将操作人员输入的设定负载电压与测量负载电压相减得到误差值E，误差值E经过微分器得到误差变化率dE/dt，误差值E和误差变化率dE/dt提供给模糊化接口，对误差值E和误差变化率dE/dt进行模糊化赋值，分别得到模糊化误差值ME和模糊化误差变化值MEC，模糊化误差值ME和模糊化误差变化值MEC提供给推理机，推理机根据知识库中的输入输出隶属度矢量值以及逻辑推理规则对模糊化误差值ME和模糊化误差变化值MEC进行模糊推理得到模糊控制量MU，输出量转换模块将模糊控制量MU转换为实际控制量U，根据实际控制量U控制电源向伺服电机提供电压。


4.根据权利要求3所述的一种具有视觉跟踪的单目工业机器人，其特征在于：知识库包括数据库以及规则库，
数据库中存放输入、输出变量的模糊隶属度矢量值，此矢量值是输入、输出量经过对应论域等离散化后所对应值的集合，所对应论域若是连续的，则可作为为隶属度函数，对于输入的模糊变量，隶属度函数保存于数据库中，在模糊推理关系中向推理机提供数据。
规则库中存储有模糊规则，模糊规则是操作人员长期积累的经验并结合专家知识的基础上形成的，由相关的逻辑关系的词汇来表达，例如if-then、else、end、and、or等。
通过模糊控制可以自动有效实现工业机器人伺服电机的精确控制，减少了人工设定的反复修改带来的效率上浪费以及精度的不准确。


5.根据权利要求3所述的一种具有视觉跟踪的单目工业机器人，其特征在于：模糊控制装置为可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器与主控器的处理器之间采用RS232通信。


6.根据权利要求3所述的一种具有视觉跟踪的单目工业机器人，其特征在于：其中，跟踪过程步骤3的模糊控制方法具体为：按照操作人员的语言变量的选取参量PL、PB、PM、PS、ZO、NS、NM、NB、BL分别表示正超大、正大、正中、正小、零、负小、负中、负大、负超大，对应的模糊集{-n,-n+1,......,0,......,n-1,n},n＝4，n为初级模糊集变量；
确定量化因子，ke＝n/e,其中,ke为误差值量化因子，e为测量的最大误差值，kec＝n/ec，kec为误差变化率量化因子，ec为测量的最大误差变化率，
如果m≤keE...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙法君，
申请(专利权)人：宁波赛朗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33