《电子技术应用》

让机器人眼明脑快的奥秘 嵌入式视觉系统

2015/8/14 7:00:00

  传统的机器人需要人事前进行编程,而新一代工业机器人的核心特征是智能化。科研团队逐渐将工业机器人研发重点由基础技术研发向应用开发转变,使工业机器人更加智能化,具有更强的感知能力、更好的机敏性,并且可以自主执行任务

  要实现工业机器人智能化,就必须让机器人拥有明亮的“双眸”和灵活的“大脑”。为了实现这个目标,中科院自动化所高技术创新中心主任原魁研究员率领团队潜心攻关,长期专注于智能机器人关键技术研究与应用,在高性能嵌入式机器人视觉系统、视觉导引AGV技术、工业机器人自动编程技术等方面取得了突出的创新成效。

  他们开发的高性能嵌入式机器人视觉系统能够在FPGA(现场可编程门阵列)上实现80多种图像处理算法,处理速度远高于普通视觉系统,还能以100帧/秒以上的高速进行图像采集,具有功耗低、尺寸小、通用性好的特点。原魁介绍说,将这一视觉系统应用于各种工业机器人系统,可以提高工业机器人的智能水平,使机器人可以完成自动搬运、不良品检测等传统的工业机器人难以完成的任务。作为高性能机器人视觉系统的另外一种应用,原魁团队还将工业机器人安装在一台AGV(自动导引运输车)上,使机器人可以自动完成冰箱、洗衣机等家电产品门的开闭工作,为家电产品的测试提供了一种新的技术途径。

  他们开发的工业机器人自动编程方法,改变了工业机器人需要通过专业技术人员花2天时间人工示教才能“领会”工作的繁琐,而是能让机器人根据普通技术人员的预定方案在30分钟内自动生成指令。这种自动编程方法让工业机器人能够自动处理碰撞等危险情况,还能根据情况灵活修改生成指令。

  原魁团队将突破的这些关键技术集成应用在了一种大型装备的自动喷涂机器人系统中。与人工涂装相比,这种机器人在自动喷涂过程中,通过快速生成三维模型、自动生成程序、实时检测误差、自动修正轨迹指令等,减少了喷涂时间、提高了工作效率,让工人们避免承受劳动强度大、危害身体健康的负担。

  面对不俗的创新成绩,原魁团队依然保持着冷静和客观的心态。“与国外同行相比,我国的机器人研究还有一些差距。我国每年从国外进口电机等器械部件就要花费近1000亿元。要缩小差距,我们就必须加速创新,让自己拥有更多的核心技术,同时还要降低开发及应用的成本,这也是我们团队当前的重要目标。”原魁说。

  这种以“降低成本”进行自我约束的高难度攻关,让原魁团队的创新能量源源不断地释放。他们在工业机器人核心构成——“伺服电机控制”研究中,巧妙地通过自主设计开发的专用电路同时实现了高精度电机控制和有效降低成本的双重目标。在这个过程中,他们团队培养了软硬件两手抓、两手都硬的创新优势。

  今后,这个有心、用心的创新团队将继续为我国工业机器人发展贡献更大的智慧和力量。


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