一、項目概述

本方案旨在定制一套機(jī)器人教育實踐平臺系統(tǒng)，以滿足某高校實驗室在機(jī)器視覺和力控方面的教學(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)行開發(fā)，實現(xiàn)機(jī)器人控制、視覺檢測、力控裝配等功能，并提供開源的上位機(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，適用于教學(xué)場景。

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。

六維力傳感器：選用坤維（KWR75）或其他品牌，用于實時監(jiān)測機(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

1、基礎(chǔ)功能：

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

相機(jī)控制：實現(xiàn)相機(jī)的連接、斷開、圖像采集等功能。

狀態(tài)顯示：實時顯示機(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：通過上位機(jī)操作，結(jié)合視覺檢測和力控技術(shù)，實現(xiàn)軸孔的自動裝配功能。

界面設(shè)計：上位機(jī)界面應(yīng)簡潔明了，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，同時提供軸孔裝配功能的入口。

四、功能實現(xiàn)

1、機(jī)器視覺：

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

深度學(xué)習(xí)圖像檢測：通過深度學(xué)習(xí)算法實現(xiàn)工件的自動識別和定位。盡管目前深度學(xué)習(xí)仍需要手動標(biāo)注圖像，但我們將致力于提高訓(xùn)練效率和識別精度，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、項目風(fēng)險及應(yīng)對措施

六維力傳感器配合風(fēng)險：由于尚未配合過六維力傳感器，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)隊進(jìn)行攻關(guān)，確保傳感器的順利集成和穩(wěn)定工作。

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

六、后期擴(kuò)展與場景切換

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

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