摘 要：工業(yè)機(jī)器人的加入使工業(yè)生產(chǎn)加速進(jìn)入量產(chǎn)時(shí)代，全自動(dòng)化生產(chǎn)已經(jīng)漸漸步入正軌。工業(yè)機(jī)器人的操作已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化程序化，但是工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)狀存在嚴(yán)重問(wèn)題，不能脫離人力的調(diào)整視覺(jué)來(lái)控制操作區(qū)域。這個(gè)問(wèn)題嚴(yán)重制約了工業(yè)機(jī)器人的泛化操作能力，所以技術(shù)人員在積極對(duì)機(jī)器人加入視覺(jué)識(shí)別功能，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人進(jìn)行自主切割路徑規(guī)劃。在機(jī)器人擁有視覺(jué)識(shí)別和邏輯判定功能完善后，工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化進(jìn)程將有極大進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；切割路徑；視覺(jué)識(shí)別；規(guī)劃策略

工業(yè)的高速化需要催生了工業(yè)機(jī)器人，也帶動(dòng)了人工智能的急速發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人能夠做到眾多人力所達(dá)不到的極限工業(yè)紀(jì)錄，所以能夠?qū)⒐I(yè)產(chǎn)量極大提升，達(dá)到難以想象的工作效率。以工業(yè)機(jī)器人的切割作業(yè)為例，能夠做到各種人力難以企及的精確度和行動(dòng)速度。但是機(jī)器人的工業(yè)化運(yùn)用越廣，發(fā)現(xiàn)其中受到局限的情況越是眾多。比如在機(jī)器人缺乏視覺(jué)識(shí)別的情況下，機(jī)器人操作的地點(diǎn)和區(qū)域極其受限。通過(guò)研究將工業(yè)機(jī)器人加入視覺(jué)識(shí)別功能，可以發(fā)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的工業(yè)運(yùn)用潛力。首先從為機(jī)器人加入視覺(jué)識(shí)別的難點(diǎn)說(shuō)起。

一、工業(yè)機(jī)器人加入視覺(jué)識(shí)別的難點(diǎn)研究

（一）加入路徑識(shí)別功能

將工業(yè)機(jī)器人賦予視覺(jué)功能的要求也是將機(jī)器人賦予視覺(jué)輸入和圖像分析功能。普通的工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行切割作業(yè)的方法是將工業(yè)機(jī)器人固定起來(lái)，將機(jī)械臂設(shè)置成只在規(guī)定區(qū)域活動(dòng)，進(jìn)而滿足在具體區(qū)域里進(jìn)行作業(yè)的要求，將原料切割成所需要的長(zhǎng)度、寬度、深度和形狀。但是普通工業(yè)機(jī)器人極其受工作場(chǎng)地的限制，而且需要人力多次進(jìn)行材料的角度調(diào)整，無(wú)形中將工作效率降低了。雖然原則上調(diào)整材料角度的工作也可以由機(jī)器人來(lái)完成，但是需要耗費(fèi)額外的成本，并且在工業(yè)機(jī)器人加入路徑識(shí)別功能之后這些問(wèn)題也就不復(fù)存在。所以如何實(shí)現(xiàn)將工業(yè)機(jī)器人加入視覺(jué)識(shí)別功能，以及如何將視覺(jué)識(shí)別功能結(jié)合工作需要進(jìn)行鏈接是現(xiàn)在限制工業(yè)機(jī)器人的難點(diǎn)。

（二）路徑識(shí)別功能后判別機(jī)械臂操作

在給工業(yè)機(jī)器人加入路徑識(shí)別功能解決之后，也還有和工作相關(guān)的各種現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。比如切割工作中存在的問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的路徑識(shí)別和工作區(qū)域判定，以及判定哪些屬于工作材料而哪些屬于需要清除的異物。如何將路徑識(shí)別功能實(shí)現(xiàn)的同時(shí)鏈接機(jī)械臂，使工業(yè)機(jī)器人能夠智能識(shí)別工作用操作物品和工作區(qū)域，是完成機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別并且用于工作操作的難點(diǎn)。如果機(jī)器人只能完成工作區(qū)域的識(shí)別而不能很好區(qū)別出材料和異物，非常容易引起誤操作。為了工業(yè)生產(chǎn)的高質(zhì)量要求，必須將各種問(wèn)題統(tǒng)統(tǒng)考慮在內(nèi)，制定合適的機(jī)器人處理智能，得出統(tǒng)一解決方案。

二、工業(yè)機(jī)器人切割路徑的視覺(jué)識(shí)別的實(shí)施策略

（一）為工業(yè)機(jī)器人加入整套視覺(jué)識(shí)別設(shè)備

一般來(lái)說(shuō)，視覺(jué)識(shí)別設(shè)備包括視覺(jué)輸入系統(tǒng)和圖像分析系統(tǒng)以及相應(yīng)的鏡頭控制和加固系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)視覺(jué)輸入系統(tǒng)負(fù)責(zé)掃描圖案并將圖案?jìng)鬟f給圖像分析系統(tǒng)，圖像分析系統(tǒng)進(jìn)行圖案的處理并且識(shí)別圖案中的特征形狀和顏色識(shí)別，然后根據(jù)形狀和顏色進(jìn)行視覺(jué)發(fā)現(xiàn)物品的判定。鏡頭控制和加固系統(tǒng)則用來(lái)確保視覺(jué)識(shí)別設(shè)備的穩(wěn)定性以及從多角度進(jìn)行圖案采樣工作。整套設(shè)備的重中之重在于圖案分析系統(tǒng)的嚴(yán)謹(jǐn)程度和識(shí)別能力，通過(guò)多種采樣和圖案的嚴(yán)格切割處理，可以對(duì)視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別出的物品進(jìn)行準(zhǔn)確的判定，通過(guò)加入多種工作材料的識(shí)別，以及對(duì)異物的識(shí)別完善，能為工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行精準(zhǔn)操作提供更好方向。能夠識(shí)別物體，識(shí)別路徑，識(shí)別空白與操作環(huán)境等和生產(chǎn)息息相關(guān)的因素，視覺(jué)識(shí)別功能才算完整。在加入完整的視覺(jué)識(shí)別設(shè)備之后，工業(yè)機(jī)器人就擁有了眼睛，可以對(duì)視覺(jué)中的物品進(jìn)行鑒別。

（二）鏈接起識(shí)別功能和可采取的操作

在建立起精準(zhǔn)的識(shí)別功能之后，再賦予工業(yè)機(jī)器人根據(jù)所識(shí)別的物品進(jìn)行操作的智能。一般來(lái)說(shuō)包括三種邏輯發(fā)生處理方式。第一，在識(shí)別當(dāng)前位置不屬于工作區(qū)域的時(shí)候，尋找路徑移動(dòng)機(jī)器到工作區(qū)域。第二，識(shí)別當(dāng)前工作區(qū)域中的材料不屬于工作用材料的時(shí)候，將其清理出工作區(qū)域。第三，識(shí)別到工作區(qū)域內(nèi)的材料是工作材料的時(shí)候，調(diào)整好材料的位置并且固定，然后操作機(jī)械臂對(duì)其進(jìn)行切割，并且根據(jù)實(shí)際需要在規(guī)定的時(shí)刻將材料方向進(jìn)行調(diào)整，規(guī)劃出合理的切割路線，最后得到生產(chǎn)所需的材料形狀。在這三種邏輯行為被工業(yè)機(jī)器人掌握以后，將可以進(jìn)行實(shí)現(xiàn)切割作業(yè)工業(yè)的生產(chǎn)需要。在各種條件得到滿足的情況下，機(jī)器人就被賦予了視覺(jué)，能夠看到眼前的物體并且認(rèn)識(shí)到是什么，進(jìn)而對(duì)需要的物品進(jìn)行操作，運(yùn)用在工業(yè)上將為機(jī)器人的自動(dòng)化操作提升一大步，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)上切割作業(yè)機(jī)器人的全體自動(dòng)化操作。

三、結(jié)語(yǔ)

機(jī)器人運(yùn)用到工業(yè)上已有一段時(shí)間，從剛開(kāi)始的機(jī)械化操作到現(xiàn)在的智能化操作，機(jī)器人在工業(yè)上的發(fā)展速度越來(lái)越快，現(xiàn)在已經(jīng)在為全面實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)化和機(jī)器人一體化而進(jìn)行努力。而為機(jī)器人帶來(lái)視覺(jué)識(shí)別是其中的一項(xiàng)重要工作，很多學(xué)者和機(jī)械愛(ài)好者在為之努力。而實(shí)現(xiàn)視覺(jué)識(shí)別的工作需要使機(jī)器人的視覺(jué)輸入和圖像智能識(shí)別能力達(dá)到一定水平，并且擁有識(shí)別物品并且進(jìn)行物品操作的智能操作，才算真正做到了機(jī)器人的識(shí)別功能完成。在能夠準(zhǔn)確識(shí)別物品并且進(jìn)行切割作業(yè)的路徑識(shí)別的情況下，相關(guān)設(shè)計(jì)才能完善，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人切割路線的視覺(jué)識(shí)別功能。

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作者簡(jiǎn)介：劉毅龍（1989-），男，漢族，江西吉安人，碩士，助教，研究方向：自動(dòng)控制。