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工业机械手的视觉伺服系统介绍

工业机械手的视觉伺服系统介绍

工业机械手视觉伺服是一种利用视觉信息对机械手运动实施反馈控制的重要方法,与传统的自动化控制方法相比,能提供更优的灵活性、动作精度和智能化水平,受到了广泛关注,是机械手领域的重要研究方向。和对于标定的运动学视觉伺服方法相比,无标定的动态视觉伺服方法,不需要对系统参数进行精确标定,从而避免了精确标定的繁琐性、困难性,可在仅提供这些参数的粗略值或最佳估计值甚至任意估计值的条件下保证很高的系统性能,并且由于考虑了机械手的非线性动力学,能更加好的应用在高速、高性能的机械手视觉伺服场合,是一个有前景的视觉伺服方法,成为了目前视觉伺服领域的研究热点。

传统的工业机械手控制是在关节空间进行的,即控制任务和控制器的设计需要在关节空间中描述,示教再现方法即为这种方法的典型代表:在物体抓取任务中,工业机械手在操作人员的辅助下运动到末端执行器能对物体进行抓取的某个位姿,记录此时工业机械手各个关节对应的关节向量即为期望关节向量;当物体再次位于同一位姿时,关节空间控制器控制机械手运动使当前关节向量等于期望关节向量,此时末端执行器即可到达抓取位姿。这种示教方法能获取极高的控制精度(重复精度),但缺乏灵活性,物体每次必须精确放置在示教过的位置上,因为重复精度的高低依赖于物体的放置精度。除示教再现方法,解逆运动学方法也可用于求取期望关节向量。在可事先知道物体放置位置的场合中,可容易得知末端执行器的期望位姿,也可手动控制末端执行器运动至期望位姿。然后,通过解逆运动学将期望位姿转化为期望关节向量。与机械手的示教再现方法相比,解逆运动学方法能获取较多的灵活性,但任务控制精度却要受机械手几何参数标定精度的影响。

外部传感器能对工业机械手的操作对象和外界环境进行有效的感知,从而使机械手能更好地适应操作对象和外界环境的变化,进而提高机械手自主性和智能化水平。在众多外部传感器中,视觉传感器由于其接收的信息量较大、成本低、可靠性高和适用范围广等特点成为最常用也最重要的外部传感器之一,是智能机械手必不可少的一种传感器。

工业机械手视觉伺服将有效提高机械手的运动精度,为机械手的大规模应用添加动力。

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