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基于机器视觉的面粉袋码垛机器人研究中结论与展望

时间：2017-08-10 来源：机器人在线阅读：7817 原创

6.1结论

码垛机器人随着工业机器人技术的不断进步和工业自动化的迫切需求，工业机器人的使用越来越受到大家的亲睐。但传统的工业机器人因缺少对工作现场的感知能力，使其在某些行业或环境中的使用受到极大限制，为提高工业机器人在实际生产环境中对现场的适应和判断力，通常借助于机器视觉对其引导以提高其工作的柔性及应用范围。本课题根据某企业面粉袋分类码垛的自动化生产要求，对基于机器视觉的面粉袋码垛机器人进行了研究。本文的研究结果总结如下:

(1)针对面粉袋的类型和位姿识别问题构建了机器视觉识别系统，并完成了视觉系统摄像机的标定。应用SIFT算法实现了被识别面粉袋的特征与模板图像特征的自动匹配，准确判别出面粉袋的类型。在正确匹配特征点的基础上，通过特征点的仿射变换识别出面粉袋的旋转角度，利用图像处理技术求出面粉袋的质心位置，最终实现了面粉袋类型和位姿的自动识别。

(2)依据输送线上面粉袋的摆放姿态，设计了用于面粉袋码垛的拾取手爪，并进行了典型工况的静力学分析和运动学仿真分析。结果表明抬取手爪的设计满足强度要求，分析了手爪在抓取过程中气缸的受力和夹持手指末端辊轴的运动情况，掌握了拾取手爪的关键运动参数，也为拾取手爪的进一步优化设计奠定了基础。

(3)分析了面粉码垛系统的主要工作参数及码垛系统的整体布局，设计了应用于面粉袋拾取与码垛的4自由度直角运动机器人并建立了直角机器人的三维模型。对直角运动机器人的整体结构进行了模态分析，得出各阶共振周期、频率和模态振型，分析表明机器人在工作的过程中不会发生共振，动态特性良好。

(4)初步设计了码垛机器人的控制系统，系统采用上位机PC和PLC的控制结构，利用MatlabGUI编写了机器人控制系统界面，对面粉袋的码放位置进行详细的规划。对PLC控制器进行了选型及各输入输出端口的分配，分析了码垛过程中PLC控制器对各伺服电机的控制及机器人的运行路径，以保证码垛作业能够顺利进行。

6.2展望

上述工作虽然取得一定成果，也为面粉袋码垛机器人后续研究及样机的试制奠定了一定的理论基础。但本文对于所研究问题的讨论是有限的，还有许多问题需要不断的完善，例如:

(1)本文设计的面粉袋类型和位姿识别程序，运行时间相对较长，特别是待识别面粉袋为模板图像库中的最后一种类型，则程序运行时间会更长，将直接影响码垛效率的提高。因此，需要进一步优化图像的识别算法和程序运行流程。

(2)本文对码垛机器人控制系统的设计，目前只是初步进行了上位机程序的设计、垛层的规划及PLC的选型等研究，对于具体的硬件系统的搭建和实验调试及双伺服电机的同步控制等问题还未进行深入研究。因此，在这方面还需要进一步的研究。