Festo六軸工業(yè)機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計及控制系統(tǒng)二次開發(fā)含SW三維圖

Festo六軸工業(yè)機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計及控制系統(tǒng)二次開發(fā)含SW三維圖,festo,工業(yè),機械手,結(jié)構(gòu)設(shè)計,控制系統(tǒng),二次開發(fā),sw,三維 附錄Ⅰ：外文翻譯 工業(yè)機器人自適應(yīng)控制系統(tǒng) Marko ?vacoa*, Bojan ?ekoranjaa, Bojan Jerbi a 摘 要：本文提出了一種自適應(yīng)多智能體機器人裝配系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了先進的工業(yè)設(shè)備， 在高度非自動化的環(huán)境中執(zhí)行各種裝配任務(wù)，無需中央控制。本文重點在于解決特定問題的開發(fā)方法。人機交互是一種正在開發(fā)中的應(yīng)用，通過機器人上的復(fù)雜傳感器，使機器人裝配系統(tǒng)能與人類操作員緊密協(xié)作。其中活躍的語音命令和提示對人機交互有了很大幫助。另一個是與未知物體的裝配問題，機器人能在簡單的情況下自主解決。介紹了實際裝配應(yīng)用以及正在開發(fā)的應(yīng)用， 視覺系統(tǒng)，F(xiàn)/T 傳感器和其他感應(yīng)設(shè)備促進了非自動化環(huán)境中的操作。 關(guān)鍵詞：多智能體系統(tǒng) 機器人裝配 人機交互 1 介紹 為了應(yīng)對目前市場需求動態(tài)變化的趨勢，縮短產(chǎn)品生命周期和大量產(chǎn)品變更，需要在系統(tǒng)設(shè)計中采用新方法。從汽車到電子工業(yè)，裝配技術(shù)可以作為幾乎所有工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。目前已經(jīng)有了裝配技術(shù)的不斷發(fā)展。工業(yè)機器人，視覺系統(tǒng)，搬運和測量裝置等新型精密工具和機器已經(jīng)開發(fā)出來[1,2]。裝配技術(shù)的系統(tǒng)復(fù)雜程度是無疑是在增加。功能被添加到過去從未存在過的產(chǎn)品中。技術(shù)發(fā)展需要新穎的系統(tǒng)控制方法的相關(guān)發(fā)展。如今，在工業(yè)應(yīng)用中利用的系統(tǒng)控制原理從簡單的集中式單一目的系統(tǒng)到分布式靈活和自適應(yīng)系統(tǒng)。 本文提出了一種多代理機器人裝配系統(tǒng)，它具有適應(yīng)性行為的嵌入式功能。最先進的工業(yè)設(shè)備用于在沒有中央控制機制的高度非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中執(zhí)行各種裝配任務(wù)。重點在于開發(fā)方法，解決這種機器人中的特定問題，裝配技術(shù)一直容易受到機器故障和部件缺陷的影響。經(jīng)典的工業(yè)系統(tǒng)通常在高度確定性的環(huán)境中運行。每個步驟都由中央系統(tǒng)控制器控制，這些控制器為所有單元同步動作。在復(fù)雜系統(tǒng)中，這種方法增加了時間以及部件準(zhǔn)備的資源。即使對該過程進行小的修改也會造成嚴(yán)重的干擾。因此， 已經(jīng)開發(fā)了各種方法和原理[3,4]，以支持這些系統(tǒng)在非確定性條件和環(huán)境中變得更加自主和可靠。 55 文獻[4]提出了一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)內(nèi)部視覺參數(shù)的自適應(yīng)控制方法。自適應(yīng)視覺系統(tǒng)能夠在波動的光照條件下產(chǎn)生預(yù)期的結(jié)果，并且在實際裝配應(yīng)用中得到了促進。智能開發(fā)機器人[5]。具有動作和傳感能力的集成系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用潛力。機器人處理應(yīng)用中的一個長期問題是通過不發(fā)達的抓手來引入的。抓握能力的發(fā)展可以被看作是一個單獨的研究方向。各種各樣的試圖提供一個適用于多種應(yīng)用的通用夾具[6]。工具更換能力[7]對于解決大部分未定義的工作部件的問題更為明顯。為系統(tǒng)中的每個代理人選擇適當(dāng)?shù)墓ぞ呖梢援a(chǎn)生令人滿意的結(jié)果。 本文提出了所有列舉的領(lǐng)域中的自適應(yīng)方法的協(xié)同作用。提出了一個繼續(xù)研究的總體目標(biāo)是提供一個完全可采用的技術(shù)裝配系統(tǒng)。在所提出的多代理系統(tǒng)中使用智能機器人（代理）作為骨干。各種傳感器和執(zhí)行器使這些智能代理能夠建立一個真實的環(huán)境表示。通過各種通信機制[8]，代理進行交互并能夠達成共識。 開發(fā)的多代理機器人系統(tǒng)不限于單一用途的機器，適用于不同的環(huán)境條件，因此可用于各種生產(chǎn)場景。中心部分由認知代理[9]（機器人和機器）使用傳感器的環(huán)境以及與其他代理商的通信。通過在未知場景中提供適當(dāng)?shù)男袨?，多代理系統(tǒng)能夠?qū)σ馔獾淖兓龀龇磻?yīng)。在每個組件（代理）中嵌入認知和行動能力的開發(fā)系統(tǒng)方法相比傳統(tǒng)的控制原理。在工業(yè)環(huán)境中向智能解決方案的轉(zhuǎn)變是創(chuàng)建自主技術(shù)系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟。為了提供這些解決方案，需要一系列確定的行動。針對這種系統(tǒng)的兩個孤立問題已經(jīng)得到解決。自適應(yīng)方法具有已被實施以解決未知事件另外還提出了人機交互方案的初始版本。 2 開發(fā)適應(yīng)性方法 2.1 系統(tǒng)設(shè)置 已開發(fā)的多智能體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)通過包含 8 個工業(yè)機器人，4 個傳輸系統(tǒng)，7 個視覺系統(tǒng)，2 個 F/T 傳感器，3 個 PLC 和自動換刀器的實際工業(yè)設(shè)置進行了測試和驗證，如圖 1 所示。 諸如 DeviceNet，Profibus 和 TCP/IP 等通信協(xié)議允許將不同的技術(shù)組件集成到系統(tǒng)中。 目前，該系統(tǒng)能夠完成兩種不同產(chǎn)品的裝配操作[10]。該裝配系統(tǒng)利用復(fù)雜的感應(yīng)功能，包括 2 個 F/T 傳感器，6 個攝像頭和一個 3D 激光投影視覺系統(tǒng)。這些代理包括解決 未知物體，人機接口和交互方案。多種感官設(shè)備允許代理人創(chuàng)建環(huán)境表示。 2.2 人機交互 人類和機器人之間的密切合作是這個系統(tǒng)的一個特征，它正在開發(fā)中。對于自動化的未來，機器人不僅是愚蠢的機器，它們執(zhí)行沉悶和危險的工作，籠罩在圍欄后面， 而是作為機器人助手靠近接近并與人類合作[2]。另外機器人可以通過觸覺和語音交互進行編程，從而使人類機器人界面更易于訪問，并消除了對專業(yè)編程知識的需求。以上所有安全級別都必須保持。特殊用于碰撞檢測的傳感器集成在一起。傳統(tǒng)的工業(yè)機器人通過測量其聯(lián)合電機中的電流來提供此功能。可以確定機器人是否因電流增加而遇到障礙物。相反的方向使用力/力矩傳感器由于靈敏度更高，工業(yè)機器人制造商正在響應(yīng)這些需求和產(chǎn)品這些機器人在一個甚至每個關(guān)節(jié)都有傳感器[2]。這些感應(yīng)功能使得操作人員可以非常靠近機器人工作，也是未來互動行為的主要前提條件。如果工作人員可以輕松地將機器人推開提出了一個障礙。高精度力傳感器還可以對編程位置進行微調(diào)。 除了觸覺反饋之外，最直觀的交互方式還是言語。運行語音識別模塊的背景是分 析口頭命令。出于安全原因，語音識別模塊被訓(xùn)練成僅在說出特定單詞后才作出響應(yīng)。語音命令具有最高的優(yōu)先級（嚴(yán)格保留），機器人可以及時響應(yīng)。根據(jù)發(fā)出的命令， 機器人執(zhí)行特定任務(wù)?？梢詧?zhí)行預(yù)編程任務(wù)，或者可以激活用于創(chuàng)建新程序和例程的模式。 人類交流的一種自然方式主要是面向手勢，語言和觸覺。在技術(shù)系統(tǒng)日益復(fù)雜的情況下，只有熟練和高效的操作員才能夠使用特殊語言和界面與機器人進行“交流”。設(shè)計一個人面向沒有專業(yè)編程知識的操作人員的機器人接口將為他們提供通過更直觀的界面與機器人系統(tǒng)協(xié)同工作的能力。 2.3 未知對象 工業(yè)機器人處理應(yīng)用中的常見問題是處理各種零件的可能性不足。對未知物體的處理是一個尚未引起足夠重視的問題。今天，適用于工業(yè)機器人的環(huán)境是嚴(yán)格排列的。每一個過程都與人分離干擾，工作空間和工作部件的安排非常詳細。這些要求在靈活行為方面造成了限制。 未來的可能工廠將有能力在非確定性環(huán)境中生產(chǎn)各種產(chǎn)品。產(chǎn)品的不斷變化和定制需要努力實現(xiàn)完全自適應(yīng)的技術(shù)系統(tǒng)。關(guān)于這些可能的解決方案的一個問題是機器人的未知對象（代理）。在組裝大量產(chǎn)品并且機器人遇到各種不同部件的系統(tǒng)中，可能出現(xiàn)不可預(yù)知的情況。由這種情況產(chǎn)生的死鎖將顯著降低系統(tǒng)效率?！罢{(diào)試”決定由另一方面，機器人可以節(jié)省時間并提高生產(chǎn)力。 在系統(tǒng)中的幾個代理上開發(fā)并實現(xiàn)了定位未知對象時處理簡單案例場景的解決方案。原理如圖 2 所示.Vision 系統(tǒng)檢查新部件的到達。如果識別的對象與代理程序集計劃執(zhí)行適當(dāng)?shù)男袆?。在目視檢查代理識別未知或有缺陷的部件的情況下，它首先警告所有涉及其公共工作空間的鄰居代理。通過該過程，所有代理的意識增加并且其工作速度顯著降低。使用分割方法，代理試圖識別零件的幾何。幾何特征與視覺圖案數(shù)據(jù)庫中的相似對象進行比較。如果匹配圖案是已知零件的缺陷，則代理附加適當(dāng)?shù)墓ぞ?。如果存在沒有適當(dāng)?shù)墓ぞ?，沒有其他鄰居代理可以消除發(fā)送手動超馳請求的未知部分。 當(dāng)已識別部分與已定義部分相比具有相似的幾何形狀時，代理使用最有可能的抓取工具。選擇主要取決于對象的形狀和尺寸。附帶最有可能產(chǎn)生積極抓取結(jié)果的工具。代理商可以從用于拾取小物體的特定平行夾具，用于拾取中等大小物體的夾具，可用于任何（足夠大的）平坦表面的夾爪和具有不同手指行程和角度的夾具中選擇。在接近分析拾取位置和拾取該部分的 F/T 傳感器的反饋。如果記錄施加到傳感器的力的增加，則該部分已被成功抓取。如果在抓取替代物之前與讀數(shù)相比沒有變化如果沒有其他的抓取方法會產(chǎn)生積極的結(jié)果，那么代理就會發(fā)送手動超馳的請求。 附錄Ⅰ：外文原文