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)生產中自動化水平的提高,對系統(tǒng)智能化、柔性化提出了更高的要求。 工業(yè)機器人因具有持久穩(wěn)定的重復執(zhí)行動作的特色,作為執(zhí)行機構被廣泛使用。傳統(tǒng)的工業(yè)機器人應用通過示教編程方式運行,無法感知環(huán)境變化自動調整運動軌跡,不可充分發(fā)揮工業(yè)機器人多維、靈活的特色。本文根據機器人抓取和裝配任務需求,將工業(yè)機器人與攝像機和六維力傳感器結合使用,研究了基于雙目視覺技術引導機器人對空間任意位姿工件抓取,基于力控技術調整機器人裝配過程姿態(tài),并通過搭建實驗平臺,實現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容如下: (1)對攝像機線性成像模型和雙目視覺原理進行了研究,建立了攝像機坐標系與空間點對應關系的數學模型。通過對攝像機標定和手眼標定,將空間點與攝像機、攝像機與機器人建立數值對應關系,并對雙目視覺系統(tǒng)采集到的圖像進行預處理和校正,下降系統(tǒng)噪音和設備位置偏差的影響。 (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行了優(yōu)化,獲得圖像對的匹配點,根據三維重構原理對匹配點進行三維重構,獲得了工件表層的三維信息。根據工件特征,對工件進行空間位姿估計,得到工件相對于攝像機的空間位姿。 (3)設計并實現了六維力傳感器通信系統(tǒng)和重力補償系統(tǒng),解決力傳感器通信問題和重力對測量數據的影響。對軸孔裝配過程進行受力分析,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行了分析,在此基礎進行了改進。通過仿真,對阻抗控制和自適應阻抗控制進行了對比。通過對ABB機器人二次開發(fā),可以通過軟件實時控制機器人位姿。 (5)搭建實驗平臺,進行驗證實驗。實現對空間中工件的抓取和軸孔柔順裝配,驗證了系統(tǒng)的可行性。