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基于机器视觉的工件识别和定位文献综述.pdf

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.前言 11工业机器人的现状与发展趋势 机器人作为一种最典型的应用范围广、技术附加值高的数字控制装备，在现代先进生产制造业中发 挥的作用越来越重要，机器人技术的发展将会对未来生产和社会发展起到强有力的推动作用。《 世纪日本创建机器人社会技术发展战略报告》指出，“机器人技术与信息技术一样，在强化产业竞 争力方面是极为重要的战略高技术领域。培育未来机器人产业是支撑21世纪口本产业竞争力的产 业战略之一，具有非常重要的意义」 研发工业机器人的初衷是为了使工人能够从单调重复作业、危险恶劣环境作业中解脱出来，但 近些年来，工厂和企业引进工业机器人的主要目的则更多地是为了提高生产效率和保证产品质量。 因为机器人的使用寿命很长，大都在10年以上，并且可以全天后不间断的保持连续、高效地工作 状态，因此被广泛应用于各行各业，主要进行焊接、装配、搬运、加工、喷涂、码垛等复杂作业。 伴随着工业机器人研究技术的成熟和现代制造业对自动生产的需要，工业机器人越来越被广泛的应 用到现代化的生产中。 现在机器人的价格相比过去已经卜降很多，并且以后还会继续卜降，但目前全世界范围的劳动 力成本都有所上涨，个别国家和地区劳动力成本又很高，这就给工业机器人的需求提供了广阔的市 场空间，工业机器人销量的保持着较快速度的增长。工业机器人在生产中主要有机器人工作单元和 机器人工作生产线这两种应用方式，并且在国外，机器人工作生产线已经成为工业机器人主要的应 用方式。以机器人为核心的自动化生产线适应了现代制造业多品种、少批量的柔性生产发展方向， 具有广阔的市场发展前景和强劲生命力，已开发出多种面向汽车、电气机械等行业的自动化成套装 备和生产线产品。在发达国家，机器人自动化生产线已经应用到了各行各业，并且已经形成一个庞 大的产业链。像U本的FANUC.MOTOMAN,瑞典的ABB、德国的KUKA、意大利的COMAU等都是 国际上知名的被广泛用于自动化生产线的工业机器人。这些产品代表着当今世界工业机器人的最高 水平。 我国的工业机器人前期发展比较缓慢。当将被研发列入国家有关计划后，发展速度就明显加快。 特别是在每次国家的五年规划和计划的看点支持3我国机器人技术的研究取得了重大发展。 在机器人基础技术和关键技术方面都取得了巨大进展，科技成果已经在实际工作中得到转化。以沈 阳新松机器人为代表的国内机器人自主品牌已迅速崛起并逐步缩小与国际品牌的技术差距。 机器人涉及到多学科的交叉融合，涉及到机械、电子、计算机、通讯、控制等多个方面。在现 代制造业中，伴随着工业机器人应用范用的扩大和机器人技术的发展，机器人的自动化、智能化和 网络化的程度也越来越高，所能实现的功能也越来越多，性能越来越好。机器人技术的内涵已变为 “灵活应用机器人技术的、具有实在动作功能的智能化系统目前，工业机器人技术正在向智能机器 和智能系统的方向发展，其发展趋势主要为：结构的模块化和可重构化：控制技术的开放化、PC 化和网络化：伺服驱动技术的数字化和分散化；多传感器融合技术的实用化：工作环境设计的优化 和作业的柔性化以及系统的网络化和智能化等方面。 机器视觉在工业机器人中的应用 1.2 工业机器人是FMS（柔性加工）加工单元的主要组成部分，它的灵活性和柔性使其成为自动 化物流系统中必不可少的设备，主要用于物料、工件的装卸、分捡和贮运。目前在全世界行数以百 万的各种类型的工业机器人应用在机械制造、零件加工和装配及运输等领域，不过这些应用都是基 于先精确的示教后运行，而且工作环境都是预先安排好的，所以机器人能成功地抓取物体。但是我 们知道很多情况卜特别是流水线的场合工件的位姿常常是不固定的，实际目标物体的位姿与理想目 这种偏差哪怕很小就会导致机器人操作任务的失败。这种由于环境的变 化而导致机器人不能很好地完成任务的情况极大地限制了机器人的实际应用范围。随着现代生产制 造技术的进步，进一步提高生产线的柔性的要求也日益迫切，对工业机器人系统应用领域、灭活性 和自主性要求也越来越高，而机器人具备一定自主性的前提是对自身环境有一定的了解，这迫使人 们增加传感器来提高机器人对环境的感知能力，在这方面，视觉、接近觉、触觉和力觉具有重大的 作用。其中机器人视觉被认为是机器人最重要的感觉能力，从智能机器人的研究实例中，也能清除 地看到这一点。视觉是人类观察世界和认知世界的重要手段。据统计表明，人类从外部世界获得的 信息约有的信息是通过视觉或视觉传感器而获取的，这既说明了视觉信息量大，也表明了人类 对视觉信息有较高的利用率，同时也体现了人类视觉功能的重要性。机器人视觉是模拟人类视觉在 机器人上的体现。采用视觉传感器比采用其他传感器来获取工作环境及工件信息还有以卜几方面的 优势：首先，机器视觉系统可以快速获取大量信息，而且易于自动处