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工业机器人技术 第4章
4章工业机器人的环境感觉技术
4章工业机器人的环境感觉技术
4.1 工业机器人的视觉
4.2 工业机器人的触觉
4.3 工业机器人的位置及位移
4.4 多感觉智能机器人
习题
4章工业机器人的环境感觉技术
机器人的计算机相当于人类大脑,执行机构相当于人
类四肢,传感器相当于人类五官。
传感器处于链接外界环境与机器人的接口位置,是机
器人获取信息的窗口。
4章工业机器人的环境感觉技术
4.1 工业机器人的视觉
人类视觉获得的感知信息占人对外界感知信息的80%。
20世纪80年代后,机器人视觉系统逐渐进入应用阶段。
机器人视觉与文字识别或图像识别的区别在于,机器人视
觉系统一般需要处理三维图像,不仅要了解物体大小、形 ,
还要知道物体之间的关系,即要掌握机器人能够作业的空间感。
识别难度:视觉传感器只能得到二维图像,那么从不同角
度来看同一物体,就会得到不同的图像。光源的位置和强度不
同,得到的图像的明暗程度与分布情况也不同;实际的物体虽
然互补重叠,但从某一个角度看,却能得到重叠的图像。
4章工业机器人的环境感觉技术
思路:通常,为了减轻视觉系统的负担,尽可能的改善外
部环境条件,对视角、照明、物体的放置方式等作出某种限
制,但更重要的还是加强视觉系统本身的功能和使用较好的信
息处理方法。
4.1.1 视觉系统的硬件组成
视觉系统可以分为图像输入(获取) 、图像处理、图像理解、
图像存储和图像输出几个部分(见图4.1) 。 实际系统可以根据需
要选择其中的若干部件。
4章工业机器人的环境感觉技术
图4.1 视觉系统的硬件组成
4章工业机器人的环境感觉技术
1. 视觉传感器
视觉传感器是将景物的光信号转换成电信号的器件。大
多数机器人视觉都不必通过胶卷等媒介物,而是直接把景物摄
入。过去经常使用光导摄像等电视摄像机作为机器人的视觉
传感器, 近年来开发了CCD( 电荷耦合器件)和MOS(金属氧化
物半导体)器件等组成的固体视觉传感器。固体传感器又可以
分为一维线性传感器和二维线性传感器, 目前二维线性传感器
已经能做到四千个像素以上。由于固体视觉传感器具有体积
小、重量轻等优点, 因此应用日趋广泛。
4章工业机器人的环境感觉技术
视觉传感器得到的电信号, 经过A/D转换成数字信号, 称为
数字图像。一般地,一个画面可以分成256 ×256、512 ×512或
1024 ×1024像素,像素的灰度可以用4位或8位二进制数来表示。
一般情况下, 这么大的信息量对机器人系统来说是足够的。要
求比较高的场合,还可以通过彩色摄像系统或在黑白摄像管前
面加上红、绿、蓝等滤光器得到颜色信息和较好的反差。
如果能在传感器的信息中加入景物各点与摄像管之间的距
离信息, 然是很有用的。每个像素都含有距离信息的图像, 称
之为距离图像。目前,有人正在研究获得距离信息的各种办法,
但至今还没有一种简单实用的装置。
4章工业机器人的环境感觉技术
2. 摄像机和光源控制
机器人的视觉系统直接把景物转化成图像输入信号, 因此
取景部分应当能根据具体情况自动调节光圈的焦点, 以便得到
一张容易处理的图像。为此应能调节以下几个参量:
(1) 焦点能自动对准要看的物体。
(2) 根据光线强弱自动调节光圈。
(3) 自动转动摄像机, 使被摄物体位于视野中央。
(4) 根据目标物体的颜色选择滤光器。
此外, 还应当调节光源的方向和强度, 使目标物体能看得更
清楚。 (国外超级相机能够根据需要,从已拍图片中找焦点)
4章工业机器人的环境感觉技术
3. 计算机
由视觉传感器得到的图像信息要由计算机存储和处理,
根据各种目的输出处理后的结果。20世纪80年代以前,由于
微计算机的内存量小,内存的价格高, 因此往往另加一个图
像存储器来储存图像数据。现在, 除了某些大规模视觉系统
之外, 一般都使用微计算
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