干货：工业机器人如何做到“眼明手捷”

当我们看到砂纸打磨机器人工作时，很明显这些机器人采用了先进的软件技术和智能化感知系统，使得他们有了跟人类一样的视觉和触觉。在传统的工业机器人上增加力觉传感器和视觉传感器使得机器人更加适应当下制造业的环境。那么工业机器人到底是如何做到“眼明手捷”的呢?

本文以发那科工业机器人为例，从下面三个部分为读者揭示答案。

一、工业机器人的手—触觉系统

传统的观点认为工业机械臂就是机器人的手，但是这种“机械手”是没有感知功能的，与人类的手还相距甚远。而工业机器人的触觉系统，即在6自由度的工业机器人上安装力觉传感器，可以使机器人执行末端(EOAT)能够检测力和力矩，使机器人具备类似人体的触觉系统。这有助于机器人解决大多数要求的操作，比如装配、材料剔除，以及外形修正、抛光等工作。

发那科机器人的触觉系统由力觉传感器、传感器适配器和传感器电缆组成。一般来说，当使用对象是故障定位、抛光、修建或组装时，力觉传感器可以真正做到提高产品质量。而触觉系统的公差一般设置为机器人执行精度的2%，并需要创建一个一致的和可重复的环境。

力觉传感器通常有两种不同的选项设置：一种是覆盖在机器人手臂上的“电子皮肤”，另一种是远程或夹具安装传感器。

“电子皮肤”即覆盖在机器人的机械手臂上，借助传感器收集的信息，机器人可以利用“触觉”来识别周围的情况，找出最佳的行进路线并控制移动方向，从而灵活避开前进中遇到的各种障碍。包裹着“皮肤”的机械臂十分灵活，还可以控制触碰物体时的力度。依靠这种“电子皮肤”，机器人不仅能感知到物体的地点和方位，还能获得物体的硬度和强度等。

远程或夹具传感器是固定在机器人的末端夹具或者一个远离机器人的位置。之所以要把传感器安装在机器人的外部，主要是为了降低终端执行器的重量，机器人末端同时搭载部分感知模块，而将其他工作交给外部结构，这样机器人就可以携带更多不同的工具。

二、工业机器人的眼—视觉系统

视觉传感器是机器人最重要和最复杂的一类传感器，对传感信息的种类和智能化要求最高。视觉传感器包括光源照明、光学镜头、摄像机(CCD、CMOS)、图像采集卡、图像处理软件。

在发那科机器人上集成iRvision视觉传感系统，即使机器人在偏远的位置，也可以通过视觉系统测量工件的位置来指挥机器人动作。视觉系统的好处还不仅限于此，它可以帮助机器人减少占地面积，同时处理多个操作，进行2D或3D的多方位定位识别，减少或消除夹具的成本等。

三、工业机器人“眼明手捷”的秘诀

在拥有了触觉系统和视觉系统的基础上，为了确保所有的传感器都工作良好，发那科机器人有一个内置的传感器诊断系统，使用指令来验证每一个传感器的工作状态。同时，通过若干软件功能来协调传感器并确定控制性能。传感器显示的实时数据对于控制参数调整是一个明确的参考指标。这有助于降低总的教学时间，同时为生产运行提供即时反馈，使问题诊断变的更容易。

同时，在发那科机器人的内部有一个“示教器程序自动生成”应用，用以回放视觉监控和工件轮廓与力的控制过程。当机器人的执行速度很低或者发生逆转时，这个程序对于保持一致的速度和推进力有相当重要的作用。可以说，这两个应用的是发那科机器人真正实现“眼明手捷”的秘诀所在。