基于RGB-D传感器的新型弧焊机器人示教系统

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工业机器人经过几十年来的长足发展,在控制精度上已经达到了很高的要求。但在工厂中广泛使用的工业机器人还是需要人类操作员来进行耗时的示教工作。工业机器人大多缺乏对环境的感知能力,只能按部就班工作,距离真正智能还有一段差距。  本文针对工业机器人焊接作业,提出了一种新的机器人示教系统解决方案,旨在减轻工人示教操作的工作负担:在工业机器人末端增加装置并安装RGB-D深度相机,通过深度相机获取工作环境的信息,用上位机读取点云并生成路径点并下发控制器和示教器,操作员可以示教器编辑这些路径点并生成示教程序。论文的主要内容如下:  1)总结了工业机器人的发展情况以及示教器的研究现状。对于示教过程中的数学模型和传感器原理进行了阐述,并提出了新型示教系统的整体方案。  2)提出了从点云中提取路径点的算法。包括从三维点云中分离出二维图像,进行ROI设定、滤波,焊缝细节加强、焊缝边缘提取等图像处理步骤,并结合三维点云中深度信息获取路径点的坐标和对应的焊枪位姿。  3)提出了用于焊接机器人的示教器软件架构并进行了软件开发。针对示教器与上位机协同作业的需求,增加了示教器对上位机的通讯接口。  4)基于ROS平台,实现了从点云中生成路径点的算法,并进行了实验验证。最后对全文工作进行了总结,并对下一步工作进行了展望。
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