對機(jī)器人工作進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)搬運、分揀是所有工作的基礎(chǔ)，無論機(jī)器人應(yīng)用于哪一行業(yè)，都會涉及到搬運和分揀工作。考慮到機(jī)器人的搬運、分揀工作實現(xiàn)基礎(chǔ)是機(jī)器視覺，而機(jī)器視覺又分為兩種情況，即相機(jī)靜止-目標(biāo)靜止，相機(jī)靜止-目標(biāo)運動，一旦機(jī)器視覺定位不當(dāng)，分揀工作就會受到影響，甚至于無法完成。本文章在機(jī)器視覺基礎(chǔ)上搭建一個在機(jī)器人分揀實驗系統(tǒng)，對機(jī)器人工作中應(yīng)用到的分揀技術(shù)作詳細(xì)論述。
1、 國內(nèi)關(guān)于機(jī)器人分揀系統(tǒng)的研究
盡管我國已經(jīng)研發(fā)研制出了多種類、多造型的機(jī)器人，但整體研究工作目前還處于初級階段，所以真正意義上的國產(chǎn)視覺機(jī)器人尚未研發(fā)出，更多的是在國外研究基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)、二次開發(fā)。關(guān)于視覺機(jī)器人分揀系統(tǒng)，國內(nèi)研究人士提出了幾種可行的算法，如連通域矩特征提取法；貝葉斯估計跟蹤算法；目標(biāo)識別法等等。這些算法都能在一定程度上對機(jī)器人分揀動作進(jìn)行輔助，確保機(jī)器人分揀動作的順利完成，防止錯抓。
2、 基于機(jī)器視覺下的機(jī)器人分揀系統(tǒng)構(gòu)建
為了探討機(jī)器人分揀技術(shù)的特點，文章現(xiàn)以 MOTOMAN-UP6機(jī)器人為例，基于機(jī)器人視覺構(gòu)建一個機(jī)器人分揀系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)在相機(jī)靜止-目標(biāo)靜止，相機(jī)靜止-目標(biāo)運動兩種情況下的運行情況做詳細(xì)論述。
2.1 機(jī)器人分揀系統(tǒng)的構(gòu)成
實驗中所構(gòu)建的機(jī)器人分揀系統(tǒng)由四個部分構(gòu)成，分別為相機(jī)標(biāo)定、圖像處理、模式識別以及機(jī)器人控制，四個部分缺一不可。相機(jī)標(biāo)定的作用是為系統(tǒng)建立一個圖像坐標(biāo)系與機(jī)器人坐標(biāo)系，并以此來研究二者之間的關(guān)系；圖像處理的作用是對相機(jī)拍攝到的外界圖像進(jìn)行預(yù)處理，提取圖像中的某些特征，并根據(jù)這些特征來確定出聯(lián)通成分的中心坐標(biāo)；模式識別需以圖像作基礎(chǔ)，對圖像及圖像中的聯(lián)通成分進(jìn)行識別、分類；機(jī)器人控制是步驟，控制的實現(xiàn)方法是在計算機(jī)和機(jī)器人之間建立一個連接通信，利用計算機(jī)程序來對機(jī)器人動作進(jìn)行控制。
2.2 機(jī)器人分揀技術(shù)分析
機(jī)器人分揀系統(tǒng)的整體運行過程便是機(jī)器人分揀的實現(xiàn)過程，也就機(jī)器人分揀技術(shù)。具體內(nèi)容包括以下幾個方面：
2.2.1 相機(jī)標(biāo)定
相機(jī)標(biāo)定是機(jī)器人分揀的首要步驟，也是機(jī)器人的視覺基礎(chǔ)，如果相機(jī)標(biāo)定不存在，則機(jī)器人視覺將無法實現(xiàn)。相機(jī)標(biāo)定的基本作用為分別建立以個圖像坐標(biāo)系和空間位置坐標(biāo)系，并探討二者之間的對應(yīng)關(guān)系。機(jī)器人分揀中，通過對相機(jī)標(biāo)定結(jié)果的分析，可準(zhǔn)確判定目標(biāo)在機(jī)器人坐標(biāo)系中所處的位置，為機(jī)器人的分揀和抓取動作奠定基礎(chǔ)。
2.2.2 目標(biāo)識別
目標(biāo)識別前期需要完成目標(biāo)提取，也作圖像分割，基本定位為：將圖像中某些具備一定特征，或者敢興趣的部分提取出來。目標(biāo)提取的方法有很多種，包括邊緣檢測法、區(qū)域提取法、閥值分割法等等。目標(biāo)提取之后的工作是目標(biāo)識別，具體工作是對提取出的特征圖像或感興趣目標(biāo)進(jìn)行分析、分類。下圖1為目標(biāo)識別過程簡圖。
圖1 目標(biāo)識別過程簡圖
2.2.3 傳送帶上的目標(biāo)分揀
（1）運動目標(biāo)檢測
運動目標(biāo)檢測就是從圖像序列中將要識別的運動目標(biāo)從場景圖像中提取出來。文章研究的是靜態(tài)背景下(即相機(jī)靜止)的運動目標(biāo)檢測，解決此類問題的方法主要可以分為三類:光流法、幀間差分法、背景差分法。
（2）墊圈模板的建立與識別
先拍攝一張沒有墊圈場景的照片做為背景，采用背景差分法提取待識別的目標(biāo)，進(jìn)行聯(lián)通標(biāo)記處理后，提取目標(biāo)的中心點(形心)，以形心為中心，提取 80×80 的二值圖像作為模板，針對墊圈中心對稱的特點，做以下標(biāo)記，將模板中在墊圈外部的像素標(biāo)記+1，墊圈上的像素標(biāo)記為 O，墊圈內(nèi)部的像素標(biāo)記為-1，如圖2所示。
圖2 墊圈模板
（3）運動目標(biāo)跟蹤
運動目標(biāo)跟蹤可采用多目標(biāo)跟蹤法，具體做法是對圖像序列的每一幀圖像進(jìn)行分析，從各幀圖像中檢測出運動目標(biāo)，判斷這些目標(biāo)是否是要識別的目標(biāo)及屬于哪一類，建立運動目標(biāo)鏈，并在后續(xù)各幀中定位、識別這些目標(biāo)，不斷更新運動目標(biāo)鏈，建立不同幀圖像間同一物體運動的對應(yīng)關(guān)系，對目標(biāo)位置做出判斷。運動目標(biāo)跟蹤的同時要建立相應(yīng)的運動模型，以供后期分揀參考。
2.2.4 機(jī)器人運動控制
MOTOMAN 系列機(jī)器人控制系統(tǒng)提供了 MOT0COM32 軟件開發(fā)包，該開發(fā)包包含了機(jī)器人控制柜與計算機(jī)的通信、機(jī)器人運動的基本指令、數(shù)據(jù)文件的交換等功能。文章在 VC++6.0 上開發(fā)的控制平臺，MOTOCOM32 提供了在該平臺上運行模式，VC 程序調(diào)用MOTOCOM 庫函數(shù)，通過 RS232 接口向控制柜發(fā)出指令，控制柜控制機(jī)器人完成相應(yīng)的任務(wù)。
要在 VC 環(huán)境中調(diào)用 MOTOCOM 庫函數(shù)，就要在 VC 中配置環(huán)境變量包含 MOTOCOM32 動態(tài)鏈接庫，將安裝文件中的 Moto－Com32.dll、Motolk.dll、MotoLkr.dll、vrp32.dll、motoeom.h、MotoCom32.LIB 這 6 個文件拷貝到程序的工作目錄中，再在 VC 的工作窗中/工程一項目 0，彈出/項目設(shè)置 0 窗口，在該窗口/連接 0 一欄/對象/庫模塊 0 中輸入 motocom32.lib。
3、結(jié)束語
食品加工業(yè)、汽車業(yè)、農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng)域都已研發(fā)出相應(yīng)的機(jī)器人技術(shù)，并且實現(xiàn)了機(jī)器人工作，在很大程度上提高了行業(yè)生產(chǎn)效率，促進(jìn)了行業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?？紤]到機(jī)器人分揀工作是所有工作的基礎(chǔ)，且機(jī)器人在執(zhí)行分揀工作時極有可能會出現(xiàn)定位不當(dāng)、無法識別問題，所以必須建立試驗系統(tǒng)，對機(jī)器人分揀技術(shù)進(jìn)行探討和分析，找出適用且有效的分揀系統(tǒng)，切實保證機(jī)器人的分揀準(zhǔn)確性，防止錯抓。
