一、項(xiàng)目概述

本方案旨在定制一套機(jī)器人教育實(shí)踐平臺(tái)系統(tǒng)，以滿足某高校實(shí)驗(yàn)室在機(jī)器視覺(jué)和力控方面的教學(xué)需求。系統(tǒng)將圍繞AUBO-i5協(xié)作機(jī)器人、?？倒I(yè)相機(jī)、3D相機(jī)及六維力傳感器進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人控制、視覺(jué)檢測(cè)、力控裝配等功能，并提供開(kāi)源的上位機(jī)軟件供后期功能擴(kuò)展。

二、系統(tǒng)硬件組成

1、機(jī)器人：采用AUBO-i5協(xié)作機(jī)器人，具備高精度、高安全性等特點(diǎn)，適用于教學(xué)場(chǎng)景。

2、相機(jī)：包含?？倒I(yè)相機(jī)和3D相機(jī)，用于獲取工件的圖像信息，支持傳統(tǒng)圖像處理和深度學(xué)習(xí)圖像檢測(cè)。

3、六維力傳感器：選用坤維（KWR75）或其他品牌，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)器人末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)與工件之間的力交互信息。

三、上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

1、基礎(chǔ)功能：

機(jī)器人控制：實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的連接、斷開(kāi)、關(guān)節(jié)或姿態(tài)控制等功能。

相機(jī)控制：實(shí)現(xiàn)相機(jī)的連接、斷開(kāi)、圖像采集等功能。

狀態(tài)顯示：實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人的關(guān)節(jié)和位姿狀態(tài)、六維力傳感器的狀態(tài)參數(shù)以及相機(jī)拍攝的圖像。

2、專屬功能：

軸孔裝配：通過(guò)上位機(jī)操作，結(jié)合視覺(jué)檢測(cè)和力控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)軸孔的自動(dòng)裝配功能。

界面設(shè)計(jì)：上位機(jī)界面應(yīng)簡(jiǎn)潔明了，易于操作。界面應(yīng)包含基礎(chǔ)功能按鈕和狀態(tài)顯示區(qū)域，同時(shí)提供軸孔裝配功能的入口。

四、功能實(shí)現(xiàn)

1、機(jī)器視覺(jué)：

傳統(tǒng)圖像檢測(cè)：利用模板匹配、圓擬合、邊擬合等方法實(shí)現(xiàn)工件的定位和識(shí)別，支持條碼、二維碼、字符數(shù)字的識(shí)別，以及灰度面積、板塊數(shù)量的計(jì)算。

深度學(xué)習(xí)圖像檢測(cè)：通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)工件的自動(dòng)識(shí)別和定位。盡管目前深度學(xué)習(xí)仍需要手動(dòng)標(biāo)注圖像，但我們將致力于提高訓(xùn)練效率和識(shí)別精度，逐步減少標(biāo)注工作量。

2、力控裝配：

結(jié)合六維力傳感器的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)與工件之間的力交互控制，完成軸孔的精確裝配。

五、項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施

1、六維力傳感器配合風(fēng)險(xiǎn)：由于尚未配合過(guò)六維力傳感器，可能存在一定的技術(shù)難度和不確定性。我們將安排專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行攻關(guān)，確保傳感器的順利集成和穩(wěn)定工作。

2、深度學(xué)習(xí)圖像檢測(cè)風(fēng)險(xiǎn)：深度學(xué)習(xí)圖像檢測(cè)需要達(dá)到一定的識(shí)別精度和效率，同時(shí)滿足一鍵訓(xùn)練的需求。我們將持續(xù)優(yōu)化深度學(xué)習(xí)算法，提高識(shí)別精度和效率，同時(shí)探索一鍵訓(xùn)練的實(shí)現(xiàn)方式。

六、后期擴(kuò)展與場(chǎng)景切換

上位機(jī)軟件采用開(kāi)源設(shè)計(jì)，便于后期教學(xué)中根據(jù)需要進(jìn)行功能擴(kuò)展和場(chǎng)景切換。例如，可以將軸孔裝配場(chǎng)景切換為精細(xì)齒輪的嚙合或其他工件的識(shí)別與抓取等任務(wù)。通過(guò)修改和調(diào)試開(kāi)源程序，可以輕松實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)景下的機(jī)器人操作與視覺(jué)檢測(cè)功能。

本方案通過(guò)整合機(jī)器人、相機(jī)、六維力傳感器等硬件資源，結(jié)合開(kāi)源的上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)，為機(jī)器人教育實(shí)踐平臺(tái)提供了一個(gè)功能豐富、易于擴(kuò)展的教學(xué)環(huán)境。通過(guò)實(shí)踐平臺(tái)的使用，學(xué)生可以深入了解機(jī)器視覺(jué)和力控技術(shù)的原理與應(yīng)用，提高實(shí)際操作能力和創(chuàng)新能力。