基于机器人的分拣系统设计研究

陈周华

摘要 机器人分拣系统是一种把机器视觉作为基础技术，根据MOTOMAN-UPJ机器人原理建立的试验系统。这种独特的机器人分拣系统包含了机器人、图像采集卡以及自主研发的分拣控件等模块，其工作原理与操作过程为：当作业目标陆续进入分拣作业区域时，其相机就会实时地采集作业目标图像，接着机器人软件会根据作业对象的图像开始一系列的分析计算，更改作业目标的坐标位置，分辨识读目标对象的分类信息以及维护分拣对象的秩序稳定，这样就能达到对机器人的分拣动作进行精确控制的目标。

关键词 机器人视觉；分拣系统；控制目标

中图分类号 TP24 文献标识码 A 文章编号 2095—6363（2016）13—0022—01

1机器人分拣技术概述

基于机器视觉的机器人分拣系统包括2个部分：硬件及软件。其中机器人分拣系统的硬件包括机器人、Pc机、相机、图像采集卡以及传送带等主要部分；软件则是分拣控制平台及动态链接库共同完成运作。基于机器视觉的机器人分拣系统运作方式为：当作业目标陆续进入分拣作业区域的时候，其相机就会实时地采集作业目标图像，紧接着机器人软件根据作业对象的图像开始一系列的分析计算，更改作业目标的坐标位置，分辨识读目标对象的分类信息以及维护分拣对象的秩序稳定，这样就能对机器人的分拣动作进行精确控制定位，把产品精确地放在指定坐标，其具体工作流程如图1所示。

2机器人分拣系统设计

2.1硬件设计

一般情况下（具体视工业生产需求情况而定）机器人分拣系统的构成硬件有PC、工业相机镜头、图像采集器、智能机器人等关键部分。

1）工业相机。工业相机是机器人分拣系统的重要组成模块，属于系统的视觉基石。因此，没有相机标定基础的视觉机器人就像失去眼睛的人，根本谈不上进行视觉定位。而基本的工业相机标定是为了建立图像坐标系和空间位置坐标系，并且联系两者之间的对应关系，然后分析相机定位结果，精准判断抓取对象在机器人坐标中的具体坐标，其是机器人分拣系统的基础构成。

2）图像采集卡。图像采集卡是机器人分拣系统的视觉组成部分，相当于人类的视觉神经功能，其可以将前文所提的相机标定的图像进行目标提取，也可称其为图像分割，再根据图像具体特征如形状、大小等把目标提取出来。

3）PC及机器人系统。PC及机器人系统就像人类的大脑，其将经过工业相机拍摄作业场景及作业对象的视频信号输送到图像采集卡，再经过图像采集卡的视频转换分析并且输出为数字图像，通过这样一系列的前期处理流程之后，Pc和机器人系统会通过控制程序发出具体目标指令，最后机械臂收到指令并反映出相应动作，最终完成一次机器人分拣动作。

2.2软件设计

即使我国已经加大机器人的研究与使用工作力度，但是由于机器人的种类和造型不尽相同，加之国内机器人技术起步较晚，因此在机器人技术核心——软件系统研发工作中，与国外技术相比依旧处于薄弱地位。目前我国提出了几种科学性较高的算法，如连通域矩特征提取法；贝叶斯估计跟踪算法；目标识别法等等。上述几种算法都能在一定程度上针对视觉机器人分拣动作提高精确程度，确保机器人分拣抓举动作的顺利完成。因此，基于視觉下的机器人分拣系统的软件开发至关重要，只有合理科学的软件配置才能让硬件真正有效率的运转起来。

为了说明这一重要问题，我们可以参考MOTOMANUP6机器人的软件系统。MOTOMAN系列机器人控制系统运用了MOTOCOM32软件开发包，这系列软件由运动目标检测、垫圈模板的建立与识别、运动目标跟踪、机器人控制柜与Pc的通讯、I/O信号读写、机器人抓举动作的基本指令、数据文件的交互以及图像分析处理等功能共同组成。在VC++6.0上研发使用的控制平台上，MOTOCOM32使用了在VC++6.0提供的平台上的运作模式，Vc程序调动MOTOCOM数据库函数，利用RS232接口对控制柜发出具体的下一步动作指令，最终智能机器人根据控制指令完成接下来相应的动作。另外，要在VC++6.0操作环境中调动使用MOTOCOM-32的数据库函数，MOTOCOM32动态链接库就必须被包含在VC++6.0的操作环境中，并且需要把几个基本的安装文件包保存到系统程序的目录里面，其分别为：MotoLkr.d11、MotoCom32.d11、moto eom.h、MotoLkr.d11、vrp32.d11、MotoCom32.LIB。

3机器人运动控制与应用

基于视觉的机器人运动控制，首先要建立PC机与控制器之间的通信联系，MOTOMAN-UP6机器人的软件系统中，RC控制器与PC机连接有RS232串口和以太网两种方式。在此，笔者举例说明RS232连接方式。第一步，调用BSC Open函数获取一个通信句柄，这个通讯句柄中的PATH是指程序的工作目录，MODES是通讯方式（rs232=1，以太网为16），该函数返回值为通信句柄；第二步，设置通信参数，和rs232这种连接方式相比较，要自己设置具体的参数，比如：端口号、数据位数、校验位等；而以太网连接方式，则需要设置IP数值；最后得到参数，再调用BSCCCONNNET函数，最终建立起了PC机与控制器之间的通信联系。

4结论

本文对基于机器人的分拣系统的硬件及软件配置进行了简单分析，其确实具备功能多样、灵活高、适应性好、效率高、操作精度高等特点，但是考虑到机器人分拣工作是各种情况下的作业基础，且机器人在执行分拣工作也时有出现定位不当、无法准确识别等问题，因此必须对机器人分拣技术进行更加深入探讨和分析，不断改善技术性能，以适应不同行业生产的需要。endprint