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力控制和机器视觉提高机器人精确和灵活性

作者:Joseph Ogando2009.03.27阅读 4141

 

Kuka的机器人

 
        Kuka的机器人使用了公司的CAM-Rob软件,能应付越来越多的加工操作。现在公司倾向于处理软材料,但是也有可能处理硬点的材料,这取决于误差要求。
  目前的关节机器人很精确,每天进行重复活动,而活动范围在千分之几英寸之内。其精确性是它们受工程师青睐的原因之一。然而精确有时也会成为不利因素。在真实世界中,每个部件尺寸形状可能稍有不同,这有可能限制了机器人的使用,因为这些机器人的运动是根据标准尺寸事先编程好的。精加工和组装工作就有这样的问题,这些工作要求通过感觉来操作,比如组装恰好啮合的齿轮、金属件抛光和其他各种车工工作。
  如果你以前因为上面的这些原因放弃使用机器人,那现在你或许该重新考虑使用它了。在过去的几年里机器人供应商开发出两种技术,这些技术可以提高机器人对实际组装和精加工操作中存在的差异的适应能力。其中的一种技术是为机器人增加力控制功能,让机器人具有“感觉”,另一种技术是使用机器视觉系统让机器人“观察”并适应部件尺寸和位置的差异。

控制可以让机器人进行精加工操作


  力控制可以让机器人进行精加工操作CONTROL ENGINEERING China版权所有,像

这台链锯的磨削机械正在做的那样。

  把力控制和机器视觉结合起来不仅能提高机器人的技术性能还能提高经济效益。下面我们详细介绍这两种技术及其应用设备,这两种技术让这些应用设备彻底改观。
  力控制
        在机械臂末端增加力控制传感器和提高控制软件的性能可让机器人根据它们工作时受到的力而进行自我调整。
  机器人有时精确得有些死板了,机器人视觉系统可以帮助它们根据情况灵活应对。
  例如www.cechina.cn,ABB Robotics公司开发出一套称为先进力控制(Advanced Force Control)的系统,这套系统可以作为可选组件安装在公司生产的各种机械手上。这套系统在机械手的腕关节上使用了ATI Industrial Automation公司提供的力和扭矩传感器。“我们把传感器搜集到的数据传递给我们的轴控制器来控制力和速度,”北美ABB Robotic Assembly公司的副总裁兼总经理Jerry Osborne称,“控制器还有很多运转部件共同实现这一功能。”
  机器人混合传感
  力控制和机器视觉正成为机器人技术的新潮流,机器人工业协会(RIA)称为“混合传感”简而言之,混合传感就是把各种传感技术结合起来引导机器人的运动。“但是它不是简单地把各种传感器装在一起,”Millersville大学工业技术领域的教授John Wright博士称,他最近出版了一本关于混合传感最新研究的著作,他认为混合传感要求各种传感器“协同”工作——跟简单的把各个传感器的数据搜集起来相比,协同工作能提供更多信息。“必须做到1+1〉2,”Wright还认为这些系统可能需要具有内置智能的传感器。
  传感器协作这个概念看起来有点模糊。但是Wright用人类学术语这样解释。“考虑一下我们自己的感觉,”他说。“我们是通常把各个感官搜集的信息结合起来全面了解世界www.cechina.cn,而不是只靠一个感官。这种方法也能让机器人受益。”
  当然,机器人的感官实际上跟人的不同。但是他们可以从大量的商用工业传感器中选择他们所需要的传感器。在他的研究报告中,Wright列举了一长串传感器机器人的供应商、用户和研究人员,认为他们是混合传感器的潜在用户。这些传感器包括视觉传感器、光电传感器、激光传感器、红外传感器、感应传感器、电容传感器、磁传感器、热传感器、超声波传感器、无线电频率传感器、接触传感器和力传感器。
  那么哪些最有可能组合在一起?Wright的RIA研究可提供一些线索。他调查和访问了很多RIA成员,询问在广泛的材料处理应用设备(从码垛堆积和部件处理到机械装载和捡拾装置)哪种混合传感器最有用。结果具有机器人“视觉”的混合传感器排名第一。这些传感器的传感系统把基于摄像机的机器视觉、红外传感器或光电设备和其他类型的传感器结合在一起。Wright还称把机器人视觉和力控制结合起来很可能产生一种有价值的混合传感系统。
  不过如果你想要装备具有混合传感系统的机器人的话,估计还得等一阵。据Wright称,真正的混合系统- 具有协同特征的系统- 现在还主要处于学术科研阶段。但是一旦开始商业化,大家对混合传感会很感兴趣。Wright的调查结果中有74%的回信人称会寻找并考虑使用有用的混合系统。“对于供应商来说,开发易用的混合系统会带来巨大商机,”Wright称。
  据Osborne称CONTROL ENGINEERING China版权所有,这套系统能感受6个轴的力,精确度在±2.5牛顿控制工程网版权所有,反应时间为4毫秒。这套系统还能配合机器人的速度和定位控制,比如先运行一个搜索模式来确定特征或对象,然后在进行组装的时候切换到力控制。
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