融合视觉与力觉的工业机械臂控制技术实践分析

周建刚

江阴职业技术学院 江苏 江阴 214405

工业机械臂末端在接触不同特性物体的过程中所产生的力信息可以利用机器学习的方法进行合理的、有效的分析,同时采集工业机械臂末端在对不同物体进行抓取的过程中所产生的不同的力信息样本,根据这些信息样本建立LSTM网络,这样也能得到工业机械臂的力特征检测模型。通过这些监测模型来对工业机械臂在抓取物体是产生的力特征进行准确的判定,然后控制工业机械臂接触物体,在引导视觉和反馈力觉的工业机械臂应用系统所构建的实验平台上,实现工业机械臂移动物体的操作。也就说在工业机械臂拾取、摆放物品方面该系统具有有效性。工业机械臂在融合了视觉和力觉以后,可以提高灵活性和智能化水平。

一、生产工业机械臂的工艺技术路线

工业机械臂所使用合成机械臂零部件大多数的都是使用具有形状记忆特性的聚合物材质和轻型合金材质,这能有效的对整个机械臂的重量进一步减小、对机械臂的密度进一步降低,对机械臂的强度进一步增加、对机械臂的转动惯量进一步缩小。把增强材料融入到具有形状记忆特性的聚合物材质中,这样能把增强材料所特有的提高刚度的作用充分的在具有形状记忆特性的聚合物材质中发挥出来,所使用的增强材料要按照6：4的比例对短纤维和增强颗粒材料进行混合,短纤维不仅能够起到对强度和刚度同时提升的作用,还可以起到对材料可恢复力应变率进一步增加的作用；增强颗粒材料所起到的是加强材料连接基体聚合物的作用,使两者进行更为紧密的连接、更为直接的互相影响[1]。

二、基于视觉和力觉的工业机械臂所要解决掉的关键技术和工艺

(一)基于视觉和力觉的工业机械臂需要解决的关键技术。工业机械臂本质上是机器人的一种,基于视觉和力觉理论可以从多个角度对工业机械臂进行研究,例如可以利用视觉、力觉等对工业机械臂进行作业的每一个方面的智能化程度进一步的提高。从抓取角度来看,传统工业机械臂具有灵活性不高、适应环境能力较低的缺陷,因此要利用视觉、力觉等让工业机械臂拥有感知环境的能力[2]。为了实现工业机械臂能够顺利的抓取物体,可以使用视觉定位来定位所要抓取的物体的具体位置。但是如果单纯的使用视觉算法来实现工业机械臂抓取物体有着很大的难度,这是因为视觉算法主要是为了得到物体位置的具体信息,而工业机械臂要想顺利的对物体进行抓取,获取准确的物体位置信息是基本前提,但是还需要获得工业机械臂从末端拾取力度、拾取目标物的接触状态等方面给予适当的配合。因此,工业机械臂在对物体进行抓取的时候,要想完成具有精准性的抓取需要对目标物体深度信息进行高精度的测量才可以。如果在设计工业机械臂的时候利用线结构光进行辅助测量、利用超声波进行精确的深度探测等能够取得理想的效果,但是这样就会是工业机械臂的控制系统更为的复杂[3]。

(二)基于视觉和力觉解决工业机械臂关键技术的方法。基于视觉和力觉解决工业机械臂关键技术所遇到的障碍,可以把工业机械臂结合多种传感器使用。可以在工业机械臂上面安装力感测控制操纵器,这样能够让工业机械臂在接触操作过程中保持最大程度的稳定性[4]。另外,工业机械臂融合视觉和力觉,还能把视觉传感器应用到估计平面的法线防线中,并控制工业机械臂末端的执行器与平面平行的进行运动,而在工业机械臂末端的执行器中合理的使用力觉,能够更为简单的、有效的定位目标,同时还能对工业机械臂的智能化程度和实际操作能力进一步提升[5]。

(三)基于视觉和力觉解决工业机械臂技术的主要标准。工业机械臂获取图形的设备可以使用工业相机,必须能够及时的把采集到的图像数据传输给上位机；在工业机械臂末端安装的力传感器要在接触目标对象的时候发出接触力模拟信号给工控机；工业机械臂末端需要安装合适吸盘、爪具等设备才能进行抓取作业,这些设备和目标物之间产生的接触力需要传感器来捕捉[6]。

结束语

融合视觉和力觉工业机械臂控制技术一方面能把具有优质和环保性能的工业机械臂提供给社会的各个行业,另一方面还能扩大工业机械臂的应用范围和应用领域,能够起到促进工业产业发展的积极作用,能够应和国家提出来的节约型社会构建的政策。另外工业机械臂还能起到有效降低产品成本和废品率的作用,能有效的降低由于工人操作失误导致出现不合作产品。因此基于视觉和力觉融合的工业机械臂的合理使用能够对使用人工进一步减少、对损耗机床进一步的降低、对技术进一步的创新,这样能更好的对企业的市场竞争力进一步提升。使用工业机械臂进行各种作业,出现故障的平均间隔时间超过6000个小时,这相较于传统的自动化工艺具有更加优异的表现。依据国家提出来的发展规划——《中国制造2025》,制造业在未来的发展趋势是合理、有效的融合信息技术的全新的模式,从而达到我国从制造大国成功转向制造强国的目的。《中国制造2025》的中心思想就是发展智能制造,而其中一项关键工作就是融合视觉和力觉的工业机械臂技术的研发和应用,同时这也是我国对制造行业进行升级转型的一个重要途径。随着我国应用工业机械臂领域的持续增加,以及智能制造的不断深入,工业机械臂具有巨大的发展空间。