Festo六軸工業(yè)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)二次開發(fā)含SW三維圖,festo,工業(yè),機(jī)械手,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),控制系統(tǒng),二次開發(fā),sw,三維 附錄Ⅰ：外文翻譯 工業(yè)機(jī)器人自適應(yīng)控制系統(tǒng) Marko ?vacoa*, Bojan ?ekoranjaa, Bojan Jerbi a 摘 要：本文提出了一種自適應(yīng)多智能體機(jī)器人裝配系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了先進(jìn)的工業(yè)設(shè)備， 在高度非自動化的環(huán)境中執(zhí)行各種裝配任務(wù)，無需中央控制。本文重點(diǎn)在于解決特定問題的開發(fā)方法。人機(jī)交互是一種正在開發(fā)中的應(yīng)用，通過機(jī)器人上的復(fù)雜傳感器，使機(jī)器人裝配系統(tǒng)能與人類操作員緊密協(xié)作。其中活躍的語音命令和提示對人機(jī)交互有了很大幫助。另一個(gè)是與未知物體的裝配問題，機(jī)器人能在簡單的情況下自主解決。介紹了實(shí)際裝配應(yīng)用以及正在開發(fā)的應(yīng)用， 視覺系統(tǒng)，F(xiàn)/T 傳感器和其他感應(yīng)設(shè)備促進(jìn)了非自動化環(huán)境中的操作。 關(guān)鍵詞：多智能體系統(tǒng) 機(jī)器人裝配 人機(jī)交互 1 介紹 為了應(yīng)對目前市場需求動態(tài)變化的趨勢，縮短產(chǎn)品生命周期和大量產(chǎn)品變更，需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用新方法。從汽車到電子工業(yè)，裝配技術(shù)可以作為幾乎所有工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。目前已經(jīng)有了裝配技術(shù)的不斷發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人，視覺系統(tǒng)，搬運(yùn)和測量裝置等新型精密工具和機(jī)器已經(jīng)開發(fā)出來[1,2]。裝配技術(shù)的系統(tǒng)復(fù)雜程度是無疑是在增加。功能被添加到過去從未存在過的產(chǎn)品中。技術(shù)發(fā)展需要新穎的系統(tǒng)控制方法的相關(guān)發(fā)展。如今，在工業(yè)應(yīng)用中利用的系統(tǒng)控制原理從簡單的集中式單一目的系統(tǒng)到分布式靈活和自適應(yīng)系統(tǒng)。 本文提出了一種多代理機(jī)器人裝配系統(tǒng)，它具有適應(yīng)性行為的嵌入式功能。最先進(jìn)的工業(yè)設(shè)備用于在沒有中央控制機(jī)制的高度非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中執(zhí)行各種裝配任務(wù)。重點(diǎn)在于開發(fā)方法，解決這種機(jī)器人中的特定問題，裝配技術(shù)一直容易受到機(jī)器故障和部件缺陷的影響。經(jīng)典的工業(yè)系統(tǒng)通常在高度確定性的環(huán)境中運(yùn)行。每個(gè)步驟都由中央系統(tǒng)控制器控制，這些控制器為所有單元同步動作。在復(fù)雜系統(tǒng)中，這種方法增加了時(shí)間以及部件準(zhǔn)備的資源。即使對該過程進(jìn)行小的修改也會造成嚴(yán)重的干擾。因此， 已經(jīng)開發(fā)了各種方法和原理[3,4]，以支持這些系統(tǒng)在非確定性條件和環(huán)境中變得更加自主和可靠。 55 文獻(xiàn)[4]提出了一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)內(nèi)部視覺參數(shù)的自適應(yīng)控制方法。自適應(yīng)視覺系統(tǒng)能夠在波動的光照條件下產(chǎn)生預(yù)期的結(jié)果，并且在實(shí)際裝配應(yīng)用中得到了促進(jìn)。智能開發(fā)機(jī)器人[5]。具有動作和傳感能力的集成系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用潛力。機(jī)器人處理應(yīng)用中的一個(gè)長期問題是通過不發(fā)達(dá)的抓手來引入的。抓握能力的發(fā)展可以被看作是一個(gè)單獨(dú)的研究方向。各種各樣的試圖提供一個(gè)適用于多種應(yīng)用的通用夾具[6]。工具更換能力[7]對于解決大部分未定義的工作部件的問題更為明顯。為系統(tǒng)中的每個(gè)代理人選擇適當(dāng)?shù)墓ぞ呖梢援a(chǎn)生令人滿意的結(jié)果。 本文提出了所有列舉的領(lǐng)域中的自適應(yīng)方法的協(xié)同作用。提出了一個(gè)繼續(xù)研究的總體目標(biāo)是提供一個(gè)完全可采用的技術(shù)裝配系統(tǒng)。在所提出的多代理系統(tǒng)中使用智能機(jī)器人（代理）作為骨干。各種傳感器和執(zhí)行器使這些智能代理能夠建立一個(gè)真實(shí)的環(huán)境表示。通過各種通信機(jī)制[8]，代理進(jìn)行交互并能夠達(dá)成共識。 開發(fā)的多代理機(jī)器人系統(tǒng)不限于單一用途的機(jī)器，適用于不同的環(huán)境條件，因此可用于各種生產(chǎn)場景。中心部分由認(rèn)知代理[9]（機(jī)器人和機(jī)器）使用傳感器的環(huán)境以及與其他代理商的通信。通過在未知場景中提供適當(dāng)?shù)男袨椋啻硐到y(tǒng)能夠?qū)σ馔獾淖兓龀龇磻?yīng)。在每個(gè)組件（代理）中嵌入認(rèn)知和行動能力的開發(fā)系統(tǒng)方法相比傳統(tǒng)的控制原理。在工業(yè)環(huán)境中向智能解決方案的轉(zhuǎn)變是創(chuàng)建自主技術(shù)系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟。為了提供這些解決方案，需要一系列確定的行動。針對這種系統(tǒng)的兩個(gè)孤立問題已經(jīng)得到解決。自適應(yīng)方法具有已被實(shí)施以解決未知事件另外還提出了人機(jī)交互方案的初始版本。 2 開發(fā)適應(yīng)性方法 2.1 系統(tǒng)設(shè)置 已開發(fā)的多智能體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)通過包含 8 個(gè)工業(yè)機(jī)器人，4 個(gè)傳輸系統(tǒng)，7 個(gè)視覺系統(tǒng)，2 個(gè) F/T 傳感器，3 個(gè) PLC 和自動換刀器的實(shí)際工業(yè)設(shè)置進(jìn)行了測試和驗(yàn)證，如圖 1 所示。 諸如 DeviceNet，Profibus 和 TCP/IP 等通信協(xié)議允許將不同的技術(shù)組件集成到系統(tǒng)中。 目前，該系統(tǒng)能夠完成兩種不同產(chǎn)品的裝配操作[10]。該裝配系統(tǒng)利用復(fù)雜的感應(yīng)功能，包括 2 個(gè) F/T 傳感器，6 個(gè)攝像頭和一個(gè) 3D 激光投影視覺系統(tǒng)。這些代理包括解決 未知物體，人機(jī)接口和交互方案。多種感官設(shè)備允許代理人創(chuàng)建環(huán)境表示。 2.2 人機(jī)交互 人類和機(jī)器人之間的密切合作是這個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)特征，它正在開發(fā)中。對于自動化的未來，機(jī)器人不僅是愚蠢的機(jī)器，它們執(zhí)行沉悶和危險(xiǎn)的工作，籠罩在圍欄后面， 而是作為機(jī)器人助手靠近接近并與人類合作[2]。另外機(jī)器人可以通過觸覺和語音交互進(jìn)行編程，從而使人類機(jī)器人界面更易于訪問，并消除了對專業(yè)編程知識的需求。以上所有安全級別都必須保持。特殊用于碰撞檢測的傳感器集成在一起。傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人通過測量其聯(lián)合電機(jī)中的電流來提供此功能?？梢源_定機(jī)器人是否因電流增加而遇到障礙物。相反的方向使用力/力矩傳感器由于靈敏度更高，工業(yè)機(jī)器人制造商正在響應(yīng)這些需求和產(chǎn)品這些機(jī)器人在一個(gè)甚至每個(gè)關(guān)節(jié)都有傳感器[2]。這些感應(yīng)功能使得操作人員可以非?？拷鼨C(jī)器人工作，也是未來互動行為的主要前提條件。如果工作人員可以輕松地將機(jī)器人推開提出了一個(gè)障礙。高精度力傳感器還可以對編程位置進(jìn)行微調(diào)。 除了觸覺反饋之外，最直觀的交互方式還是言語。運(yùn)行語音識別模塊的背景是分 析口頭命令。出于安全原因，語音識別模塊被訓(xùn)練成僅在說出特定單詞后才作出響應(yīng)。語音命令具有最高的優(yōu)先級（嚴(yán)格保留），機(jī)器人可以及時(shí)響應(yīng)。根據(jù)發(fā)出的命令， 機(jī)器人執(zhí)行特定任務(wù)?？梢詧?zhí)行預(yù)編程任務(wù)，或者可以激活用于創(chuàng)建新程序和例程的模式。 人類交流的一種自然方式主要是面向手勢，語言和觸覺。在技術(shù)系統(tǒng)日益復(fù)雜的情況下，只有熟練和高效的操作員才能夠使用特殊語言和界面與機(jī)器人進(jìn)行“交流”。設(shè)計(jì)一個(gè)人面向沒有專業(yè)編程知識的操作人員的機(jī)器人接口將為他們提供通過更直觀的界面與機(jī)器人系統(tǒng)協(xié)同工作的能力。 2.3 未知對象 工業(yè)機(jī)器人處理應(yīng)用中的常見問題是處理各種零件的可能性不足。對未知物體的處理是一個(gè)尚未引起足夠重視的問題。今天，適用于工業(yè)機(jī)器人的環(huán)境是嚴(yán)格排列的。每一個(gè)過程都與人分離干擾，工作空間和工作部件的安排非常詳細(xì)。這些要求在靈活行為方面造成了限制。 未來的可能工廠將有能力在非確定性環(huán)境中生產(chǎn)各種產(chǎn)品。產(chǎn)品的不斷變化和定制需要努力實(shí)現(xiàn)完全自適應(yīng)的技術(shù)系統(tǒng)。關(guān)于這些可能的解決方案的一個(gè)問題是機(jī)器人的未知對象（代理）。在組裝大量產(chǎn)品并且機(jī)器人遇到各種不同部件的系統(tǒng)中，可能出現(xiàn)不可預(yù)知的情況。由這種情況產(chǎn)生的死鎖將顯著降低系統(tǒng)效率?！罢{(diào)試”決定由另一方面，機(jī)器人可以節(jié)省時(shí)間并提高生產(chǎn)力。 在系統(tǒng)中的幾個(gè)代理上開發(fā)并實(shí)現(xiàn)了定位未知對象時(shí)處理簡單案例場景的解決方案。原理如圖 2 所示.Vision 系統(tǒng)檢查新部件的到達(dá)。如果識別的對象與代理程序集計(jì)劃執(zhí)行適當(dāng)?shù)男袆?。在目視檢查代理識別未知或有缺陷的部件的情況下，它首先警告所有涉及其公共工作空間的鄰居代理。通過該過程，所有代理的意識增加并且其工作速度顯著降低。使用分割方法，代理試圖識別零件的幾何。幾何特征與視覺圖案數(shù)據(jù)庫中的相似對象進(jìn)行比較。如果匹配圖案是已知零件的缺陷，則代理附加適當(dāng)?shù)墓ぞ?。如果存在沒有適當(dāng)?shù)墓ぞ?，沒有其他鄰居代理可以消除發(fā)送手動超馳請求的未知部分。 當(dāng)已識別部分與已定義部分相比具有相似的幾何形狀時(shí)，代理使用最有可能的抓取工具。選擇主要取決于對象的形狀和尺寸。附帶最有可能產(chǎn)生積極抓取結(jié)果的工具。代理商可以從用于拾取小物體的特定平行夾具，用于拾取中等大小物體的夾具，可用于任何（足夠大的）平坦表面的夾爪和具有不同手指行程和角度的夾具中選擇。在接近分析拾取位置和拾取該部分的 F/T 傳感器的反饋。如果記錄施加到傳感器的力的增加，則該部分已被成功抓取。如果在抓取替代物之前與讀數(shù)相比沒有變化如果沒有其他的抓取方法會產(chǎn)生積極的結(jié)果，那么代理就會發(fā)送手動超馳的請求。 附錄Ⅰ：外文原文