基于视觉引导的FANUC机器人抓取系统研究

第7期2018年7月组合机床与自动化加工技术Modular Machine Tool &Automatic Manufacturing Technique No.7Jul.2018文章编号:1001-2265(2018)07-0111-04 DOI:10.13462/j.cnki.mmtamt.2018.07.029

收稿日期:2017-08-11;修回日期:2017-09-12 ∗基金项目:河南省高等学校重点科研项目(16A460011)作者简介:徐博凡(1993 ),男,河南新乡人,郑州大学硕士研究生,研究方向为机器视觉技术,(E-mail)1079991457@qq.com㊂基于视觉引导的FANUC 机器人抓取系统研究∗

徐博凡,赵华东,薛文凯,翟晓彤,安宁(郑州大学机械工程学院,郑州450001)

摘要:针对目前工业机器人上料时大都采用预先示教的方式,一旦工作条件发生变化就会导致抓取失败的问题,研究了一种基于视觉引导FANUC 机器人的抓取系统,提高了机器人柔性化抓取能力㊂系统采用单目视觉定位方法:将图像中的特征点通过相机标定参数㊁Eye-in-Hand 手眼标定参数转换为机器人基坐标系下的位姿,利用FANUC Robot Interface 实现上位机与机器人通信并把定位结果发送到机器人位置寄存器,引导机器人运动到相应位置并通过末端执行器完成对空心圆柱体工件的抓取㊂经过多次抓取实验数据分析,该系统定位误差在0.5mm 以内,具有很好的实际应用价值㊂

关键词:视觉引导;FANUC 机器人;摄像机标定;抓取系统

中图分类号:TH166;TG659 文献标识码:A

Research of FANUC Robot Grasping System Based on Visual Guidance XU Bo-fan,ZHAO Hua-dong,XUE Wen-kai,ZHAI Xiao-tong,AN Ning (School of Mechanical Engineering,Zhengzhou Univercity,Zhengzhou 450001,China)Abstract :Aimed at the problem that industrial robots are mostly used in teaching mode at present ,once the working condition changes ,it will result in the failure of grasping.A grasping system based on visual guidance FANUC robot is studied ,which improves the flexible grasping ability of robot.The system uses monocular vision positioning method.Initially ,the feature point in the image is converted to the position of the robot-based coordinate system by the camera calibration parameters and the Eye-in-Hand hand-eye cali-bration parameter.FANUC Robot Interface is used to realize the communication between the host computer and the robot ,and the positioning result is sent to the robot control cabinet.Finally ,the robot moves to the corresponding position and completes the grasping of the hollow cylinder workpiece through the end effec-tor.Through the analysis of the data of multiple grasping experiments ,the positioning error of the system is within 0.5mm ,and the system has good practical application value.Key words :visual guidance ;FANUC robot ;camera calibration ;grasping system

0 引言

2014年6月国家两院院士大会提出机器人是 制造业皇冠顶端的明珠 [1],其中工业机器人的应用越来越广泛,工业机器人的发展应用成为衡量一个国家

科技和制造业水平的重要标志㊂传统的工业机器人应

用中,需要通过示教和离线编程方式来完成相应动作,

实际工作时只是简单重复执行预先编好的程序,当工

作环境或产品尺寸等发生变化时就需要重新示教,这

样就会大大影响生产灵活性以及生产效率[2-4]㊂为了使机器人能感知外界环境变化,具备一定柔

性生产能力,视觉定位并引导工业机器人的技术应运

而生㊂当前研究多采用一个相机固定到目标物体正上

方的单目视觉方式,当涉及相机跟随机器人移动拍照

的场景就不适用㊂且视觉引导的机器人系统的研究主

要针对扁平形状物体的搬运,末端执行器多采用吸盘,

应用场合相对局限㊂

本文搭建基于FANUC 六轴工业机器人和SMC 电

动手爪的抓取系统,以气缸套为目标物体㊂单目相机

采集图像,上位机软件处理出工件图像特征,并将特征信息转换为定位结果经机器人通信模块发送给机器人进而通过视觉引导实现柔性抓取㊂1 系统组成如图1所示,系统硬件由FANUC M-10iA /12机器人㊁DH-HV5051UM-M 紧凑型USB 接口高分辨率CMOS 工业相机㊁SMC LEHF 电动夹爪和上位机组成㊂图1 视觉引导机器人抓取系统硬件组成系统软件由人机交互界面模块㊁相机标定及手眼标定模块㊁软触发拍照模块㊁图像特征处理模块和机器人通信模块组成㊂本系统采用.NET 框架和Visual Studio 为开万方数据

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