基于雙目視覺和六維力傳感器的柔順抓取與裝配系統(tǒng)研究

隨著工業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)化水平的提高,對系統(tǒng)智能化、柔性化提出了更高的要求。 工業(yè)機(jī)器人因具有持久穩(wěn)定的重復(fù)執(zhí)行動(dòng)作的特色,作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)被廣泛使用。傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用通過示教編程方式運(yùn)行,無法感知環(huán)境變化自動(dòng)調(diào)整運(yùn)動(dòng)軌跡,不可充分發(fā)揮工業(yè)機(jī)器人多維、靈活的特色。本文根據(jù)機(jī)器人抓取和裝配任務(wù)需求,將工業(yè)機(jī)器人與攝像機(jī)和六維力傳感器結(jié)合使用,研究了基于雙目視覺技術(shù)引導(dǎo)機(jī)器人對空間任意位姿工件抓取,基于力控技術(shù)調(diào)整機(jī)器人裝配過程姿態(tài),并通過搭建實(shí)驗(yàn)平臺,實(shí)現(xiàn)對空間中工件的抓取和軸孔柔順裝配。 ? 六維力傳感器主要研究內(nèi)容如下: (1)對攝像機(jī)線性成像模型和雙目視覺原理進(jìn)行了研究,建立了攝像機(jī)坐標(biāo)系與空間點(diǎn)對應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。通過對攝像機(jī)標(biāo)定和手眼標(biāo)定,將空間點(diǎn)與攝像機(jī)、攝像機(jī)與機(jī)器人建立數(shù)值對應(yīng)關(guān)系,并對雙目視覺系統(tǒng)采集到的圖像進(jìn)行預(yù)處理和校正,下降系統(tǒng)噪音和設(shè)備位置偏差的影響。 (2)研究立體匹配的原理和方法,使用基于區(qū)域的立體匹配算法并進(jìn)行了優(yōu)化,獲得圖像對的匹配點(diǎn),根據(jù)三維重構(gòu)原理對匹配點(diǎn)進(jìn)行三維重構(gòu),獲得了工件表層的三維信息。根據(jù)工件特征,對工件進(jìn)行空間位姿估計(jì),得到工件相對于攝像機(jī)的空間位姿。 (3)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了六維力傳感器通信系統(tǒng)和重力補(bǔ)償系統(tǒng),解決力傳感器通信問題和重力對測量數(shù)據(jù)的影響。對軸孔裝配過程進(jìn)行受力分析,獲得了軸孔裝配各階段的受力情況。 (4)對控制算法進(jìn)行了研究,挑選使用基于位置的阻抗控制算法,并通過對阻抗控制偏差進(jìn)行了分析,在此基礎(chǔ)進(jìn)行了改進(jìn)。通過仿真,對阻抗控制和自適應(yīng)阻抗控制進(jìn)行了對比。通過對ABB機(jī)器人二次開發(fā),可以通過軟件實(shí)時(shí)控制機(jī)器人位姿。 (5)搭建實(shí)驗(yàn)平臺,進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。實(shí)現(xiàn)對空間中工件的抓取和軸孔柔順裝配,驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性。