工業(yè)機器人切割路徑的視覺識別策略研究

摘 要：工業(yè)機器人的加入使工業(yè)生產(chǎn)加速進(jìn)入量產(chǎn)時代，全自動化生產(chǎn)已經(jīng)漸漸步入正軌。工業(yè)機器人的操作已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動化程序化，但是工業(yè)機器人現(xiàn)狀存在嚴(yán)重問題，不能脫離人力的調(diào)整視覺來控制操作區(qū)域。這個問題嚴(yán)重制約了工業(yè)機器人的泛化操作能力，所以技術(shù)人員在積極對機器人加入視覺識別功能，以實現(xiàn)機器人進(jìn)行自主切割路徑規(guī)劃。在機器人擁有視覺識別和邏輯判定功能完善后，工業(yè)機器人的自動化進(jìn)程將有極大進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人；切割路徑；視覺識別；規(guī)劃策略

工業(yè)的高速化需要催生了工業(yè)機器人，也帶動了人工智能的急速發(fā)展。工業(yè)機器人能夠做到眾多人力所達(dá)不到的極限工業(yè)紀(jì)錄，所以能夠?qū)⒐I(yè)產(chǎn)量極大提升，達(dá)到難以想象的工作效率。以工業(yè)機器人的切割作業(yè)為例，能夠做到各種人力難以企及的精確度和行動速度。但是機器人的工業(yè)化運用越廣，發(fā)現(xiàn)其中受到局限的情況越是眾多。比如在機器人缺乏視覺識別的情況下，機器人操作的地點和區(qū)域極其受限。通過研究將工業(yè)機器人加入視覺識別功能，可以發(fā)現(xiàn)工業(yè)機器人的工業(yè)運用潛力。首先從為機器人加入視覺識別的難點說起。

一、工業(yè)機器人加入視覺識別的難點研究

（一）加入路徑識別功能

將工業(yè)機器人賦予視覺功能的要求也是將機器人賦予視覺輸入和圖像分析功能。普通的工業(yè)機器人進(jìn)行切割作業(yè)的方法是將工業(yè)機器人固定起來，將機械臂設(shè)置成只在規(guī)定區(qū)域活動，進(jìn)而滿足在具體區(qū)域里進(jìn)行作業(yè)的要求，將原料切割成所需要的長度、寬度、深度和形狀。但是普通工業(yè)機器人極其受工作場地的限制，而且需要人力多次進(jìn)行材料的角度調(diào)整，無形中將工作效率降低了。雖然原則上調(diào)整材料角度的工作也可以由機器人來完成，但是需要耗費額外的成本，并且在工業(yè)機器人加入路徑識別功能之后這些問題也就不復(fù)存在。所以如何實現(xiàn)將工業(yè)機器人加入視覺識別功能，以及如何將視覺識別功能結(jié)合工作需要進(jìn)行鏈接是現(xiàn)在限制工業(yè)機器人的難點。

（二）路徑識別功能后判別機械臂操作

在給工業(yè)機器人加入路徑識別功能解決之后，也還有和工作相關(guān)的各種現(xiàn)實問題。比如切割工作中存在的問題是如何實現(xiàn)工業(yè)機器人的路徑識別和工作區(qū)域判定，以及判定哪些屬于工作材料而哪些屬于需要清除的異物。如何將路徑識別功能實現(xiàn)的同時鏈接機械臂，使工業(yè)機器人能夠智能識別工作用操作物品和工作區(qū)域，是完成機器人視覺識別并且用于工作操作的難點。如果機器人只能完成工作區(qū)域的識別而不能很好區(qū)別出材料和異物，非常容易引起誤操作。為了工業(yè)生產(chǎn)的高質(zhì)量要求，必須將各種問題統(tǒng)統(tǒng)考慮在內(nèi)，制定合適的機器人處理智能，得出統(tǒng)一解決方案。

二、工業(yè)機器人切割路徑的視覺識別的實施策略

（一）為工業(yè)機器人加入整套視覺識別設(shè)備

一般來說，視覺識別設(shè)備包括視覺輸入系統(tǒng)和圖像分析系統(tǒng)以及相應(yīng)的鏡頭控制和加固系統(tǒng)。一般來說視覺輸入系統(tǒng)負(fù)責(zé)掃描圖案并將圖案傳遞給圖像分析系統(tǒng)，圖像分析系統(tǒng)進(jìn)行圖案的處理并且識別圖案中的特征形狀和顏色識別，然后根據(jù)形狀和顏色進(jìn)行視覺發(fā)現(xiàn)物品的判定。鏡頭控制和加固系統(tǒng)則用來確保視覺識別設(shè)備的穩(wěn)定性以及從多角度進(jìn)行圖案采樣工作。整套設(shè)備的重中之重在于圖案分析系統(tǒng)的嚴(yán)謹(jǐn)程度和識別能力，通過多種采樣和圖案的嚴(yán)格切割處理，可以對視覺識別系統(tǒng)識別出的物品進(jìn)行準(zhǔn)確的判定，通過加入多種工作材料的識別，以及對異物的識別完善，能為工業(yè)機器人進(jìn)行精準(zhǔn)操作提供更好方向。能夠識別物體，識別路徑，識別空白與操作環(huán)境等和生產(chǎn)息息相關(guān)的因素，視覺識別功能才算完整。在加入完整的視覺識別設(shè)備之后，工業(yè)機器人就擁有了眼睛，可以對視覺中的物品進(jìn)行鑒別。

（二）鏈接起識別功能和可采取的操作

在建立起精準(zhǔn)的識別功能之后，再賦予工業(yè)機器人根據(jù)所識別的物品進(jìn)行操作的智能。一般來說包括三種邏輯發(fā)生處理方式。第一，在識別當(dāng)前位置不屬于工作區(qū)域的時候，尋找路徑移動機器到工作區(qū)域。第二，識別當(dāng)前工作區(qū)域中的材料不屬于工作用材料的時候，將其清理出工作區(qū)域。第三，識別到工作區(qū)域內(nèi)的材料是工作材料的時候，調(diào)整好材料的位置并且固定，然后操作機械臂對其進(jìn)行切割，并且根據(jù)實際需要在規(guī)定的時刻將材料方向進(jìn)行調(diào)整，規(guī)劃出合理的切割路線，最后得到生產(chǎn)所需的材料形狀。在這三種邏輯行為被工業(yè)機器人掌握以后，將可以進(jìn)行實現(xiàn)切割作業(yè)工業(yè)的生產(chǎn)需要。在各種條件得到滿足的情況下，機器人就被賦予了視覺，能夠看到眼前的物體并且認(rèn)識到是什么，進(jìn)而對需要的物品進(jìn)行操作，運用在工業(yè)上將為機器人的自動化操作提升一大步，從而實現(xiàn)工業(yè)上切割作業(yè)機器人的全體自動化操作。

三、結(jié)語

機器人運用到工業(yè)上已有一段時間，從剛開始的機械化操作到現(xiàn)在的智能化操作，機器人在工業(yè)上的發(fā)展速度越來越快，現(xiàn)在已經(jīng)在為全面實現(xiàn)機器人自動化和機器人一體化而進(jìn)行努力。而為機器人帶來視覺識別是其中的一項重要工作，很多學(xué)者和機械愛好者在為之努力。而實現(xiàn)視覺識別的工作需要使機器人的視覺輸入和圖像智能識別能力達(dá)到一定水平，并且擁有識別物品并且進(jìn)行物品操作的智能操作，才算真正做到了機器人的識別功能完成。在能夠準(zhǔn)確識別物品并且進(jìn)行切割作業(yè)的路徑識別的情況下，相關(guān)設(shè)計才能完善，實現(xiàn)工業(yè)機器人切割路線的視覺識別功能。

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作者簡介：劉毅龍（1989-），男，漢族，江西吉安人，碩士，助教，研究方向：自動控制。