機器人教育實(shí)踐平臺系統定制方案

一、項目概述

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

二、系統硬件組成

1、機器人：采用AUBO-i5協(xié)作機器人，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：包含?？倒I(yè)相機和3D相機，用于獲取工件的圖像信息，支持傳統圖像處理和深度學(xué)習圖像檢測。

3、六維力傳感器：選用坤維（KWR75）或其他品牌，用于實(shí)時(shí)監測機器人末端執行機構與工件之間的力交互信息。

三、上位機軟件設計

1、基礎功能：

機器人控制：實(shí)現機器人的連接、斷開(kāi)、關(guān)節或姿態(tài)控制等功能。

相機控制：實(shí)現相機的連接、斷開(kāi)、圖像采集等功能。

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

2、專(zhuān)屬功能：

軸孔裝配：通過(guò)上位機操作，結合視覺(jué)檢測和力控技術(shù)，實(shí)現軸孔的自動(dòng)裝配功能。

界面設計：上位機界面應簡(jiǎn)潔明了，易于操作。界面應包含基礎功能按鈕和狀態(tài)顯示區域，同時(shí)提供軸孔裝配功能的入口。

四、功能實(shí)現

1、機器視覺(jué)：

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

深度學(xué)習圖像檢測：通過(guò)深度學(xué)習算法實(shí)現工件的自動(dòng)識別和定位。盡管目前深度學(xué)習仍需要手動(dòng)標注圖像，但我們將致力于提高訓練效率和識別精度，逐步減少標注工作量。

2、力控裝配：

結合六維力傳感器的數據，實(shí)現機器人末端執行機構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)險及應對措施

1、六維力傳感器配合風(fēng)險：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(zhuān)業(yè)的技術(shù)團隊進(jìn)行攻關(guān)，確保傳感器的順利集成和穩定工作。

2、深度學(xué)習圖像檢測風(fēng)險：深度學(xué)習圖像檢測需要達到一定的識別精度和效率，同時(shí)滿(mǎn)足一鍵訓練的需求。我們將持續優(yōu)化深度學(xué)習算法，提高識別精度和效率，同時(shí)探索一鍵訓練的實(shí)現方式。

六、后期擴展與場(chǎng)景切換

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

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