南京林业大学
硕士学位论文
基于机器视觉的工业机器人分拣系统的研究
姓名：杜荣
申请学位级别：硕士
专业：机械设计及理论
指导教师：焦恩璋
20090601
视觉分拣总结 1.桌面找到Vision软件并打开 2.进入软件后将作业名称更改 3.点击作业下的编辑进入 4.进入后首先会出现ImageSource，如果有选择好的图片，选择图像数据库进入，需要拍 摄选择照相机选择好图像采集卡及视频格式后，点击初始化取向 设置如图所示（曝光可根据需要更改） 闪光灯和触发器里，因前期需拍照选择手动，执行程序时改成硬件自动 5.照相机设置完后点X退出，并点击文件下方三角标志图标拍摄照片
6. 照片拍摄完后，找到锤子图标添加模板，找到 双 击添加，再添加所需数量的 并添加如下链接，以修正坐标系 7. 点击 1出现如下图所示界面
A:点击抓取训练图像 B: 将Gurrent.InputImage更改为Gurrent.IrainImage更改完成后点击下方图片防止变动，此时图像左上方出现一个坐标系一个框 C:拖到框到任意一个方格上 拖动完后点击训练区域与原点，进入后选择中心原点点击，（坐标如不在中心位置可手动拖到方格中心）出现如下图所示时点击训练
备注：(训练区域与原点的区域形状可选对应物体形状标定) D:训练完成后，点击搜索区域，区域形状选择倒数第四个，图片上方选择Current.Input.Image，然后框选合适区域 E.点击运行查看结果
8.模板完成后打开标定工具，将图片坐标系修改为机器人坐标系 A:将模板里的XY值抄写到标定工具未校正XY值中 B:将九宫格中一个作为原点，在根据每个九宫格相距50，计算确定其他坐标系（注：1234是随机的需先确定是那个九宫格），点击计算校正，如下图所示：
带有视觉识别模块的分拣机器人 传统的机器人分拣操作一般采用示教或离线编程方式，当机器人所处的工作环境发生改变时机器人很难即时作出相应的调整，为了使机器人具有更加智能化的功能，以阿童木并联机器人和工业智能相机为基础，组成一套带有视觉模块的机器人分拣系统。这样的分拣系统结合了并联型机器人和视觉模块两个方面的优势，通过视觉模块智能的识别不同的对象，系统可以完成高速的分拣工作，显著提升了机器人对工作环境的适应能力，提高了工作效率。同时，实验结果证明了该系统软硬件设计正确，分拣成功率高。 随着我们国家生产需求的不断增加，机器人越来越多的参与到各行各业的生产过程中来。其中，对工件的分拣作业是当前生产过程中的一个重要环节，传统的机器人分拣，其动作和目标的摆放位置都需要根据程序预先严格的设定。一旦机器人所处的环境有所改变，很容易导致抓取错误。本文模拟工业生产中的分拣作业环境，引入视觉模块，用摄像机来模拟人类的视觉功能来对待测的对象进行识别分类，可以使分拣作业拥有更高的可靠性和灵活性，作业对象以及分拣工序可以随时随地的变换，也提高了工作的效率和机器人的智能化程度。 1机器人系统组成介绍 我们设计的机器人分拣系统主要由并联机器人、视觉模块、传送带装置以及分拣对象组成，结构如图1所示： 1.1并联机器人 相比于其他工业机器人，并联机器人占用较小的空间，其更具有高速度、高精度、灵活性等特点，更能適合苛刻的工业生产需求。我们在实验中采用的是阿童木4轴并联型机器人，如图2所示，它能够完成空间中X、Y、Z方向的移动及角度的转动。除了并联型机器人本体之外，机器人配套设施还包括机器人控制柜、控制编程器和驱动机器人各关节运动的伺服交流电机。机器人末端执行机构为气动吸盘，用于吸附传送带上的分拣对象，完成抓取动作。 1.2 视觉模块 视觉模块我们采用康奈视公司的In-Sight7000型智能相机，如图3所示。该视觉模块能够智能的识别出实验中不同种类的实验对象，以及采集各个实验对象的位置信息。 1.3网络交换机 实验中，我们使用一般的家用路由器来替代网络交换机。视觉模块采集到的信息要通过局域网来络传递给机器人，因此我们要用到网络交换机来搭建局域网络，进而使各个模块间完成信息传输。
一种智能机器人系统设计和实现 我们从广泛意义上理解所谓的智能机器人，它给人的最深刻的印象是一个独特的进行自我控制的"活物".其实，这个自控"活物"的主要器官并没有像真正的人那样微妙而复杂。智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段。这就是筋肉，或称自整步电动机，它们使手、脚、长鼻子、触角等动起来。我们称这种机器人为自控机器人，以便使它同前面谈到的机器人区分开来。它是控制论产生的结果，控制论主张这样的事实：生命和非生命有目的的行为在很多方面是一致的。正像一个智能机器人制造者所说的，机器人是一种系统的功能描述，这种系统过去只能从生命细胞生长的结果中得到，现在它们已经成了我们自己能够制造的东西了 嵌入式是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式技术近年来得到了飞速的发展，但是嵌入式产业涉及的领域非常广泛，彼此之间的特点也相当明显。例如很多行业：手机、PDA、车载导航、工控、军工、多媒体终端、网关、数字电视…… 1 智能机器人系统机械平台的搭建 智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构，以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制，这种控制不仅要包括有位置控制，而且还要有力度控制、位置与力度混合控制、伸缩率控制等。智能机器人的思考要素是三个要素中的关键，也是人们要赋予机器人必备的要素。思考要素包括有判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力活动实质上是一个信息处理过程，而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。 机器人前部为一四杆机构，使前轮能够在一定范围内调节其高度，主要功能是在机器人前部遇障碍时，前向连杆机构随车轮上抬，而遇到下凹障碍时前车轮先下降着地，以减小震动，提高整机平稳性。在主体的左右两侧，分别配置了平行四边形侧向被动适应机构，该平行四边形机构与主体之间通过铰链与其相连接，是小车行进的主要动力来源。利用两侧平行四边形可任意角度变形的特点，实现自适应各种障碍路面的效果。改变平行四边形机构的角度，可使左右两侧车轮充分与地面接触，使机器人的6个轮子受力尽量均匀，加强机器人对不同路面的适应能力，更加平稳地越过障碍，并且更好地保证整车的平衡性。主体机构主要起到支撑与连接机器人各个部分的作用，同时，整个机器人
物料分拣机械手自动化控制系统设计 摘要 机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。可以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 本文在纵观了近年来机械手发展状况的基础上，结合机械手方面的设计，对机械手技术进行了系统的分析，提出了用气动驱动和PLC控制的设计方案。采用整体化的设计思想，充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化。对物料分拣机械手的整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。在其驱动系统中采用气动驱动，控制系统中选择PLC的控制单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动、故障报警等功能。最后提出了一种简单、易于实现、理论意义明确的控制策略。 关键词:机械手；可编程控制器；自动化控制；物料分拣
目录 第一章前言 (1) 1.1研究的目的及意义 (1) 1.2主要研究的内容 (1) 第二章控制系统的组成结构和性能要求 (2) 2.1控制系统的组成结构 (2) 2.2控制系统的性能要求 (2) 第三章传感器的选择 (4) 第四章控制系统PLC的选型及控制原理 (6) 4.1 PLC控制系统设计的基本原则 (6) 4.2 PLC种类及型号选择 (10) 4.3 I/O点数分配 (10) 4.4 PLC外部接线图 (11) 4.5机械手控制原理 (12) 第五章 PLC程序设计 (14) 5.1总体程序框图 (14) 5.2初始化及报警程序 (15) 5.3手动控制程序 (16) 5.4自动控制程序 (16) 第六章总结与展望 (19) 参考文献 (20) 谢辞 (21)
搬运分拣机器人比赛方案 比赛简介 比赛目的 设计一个基于8位单片机或ARM控制的小型机器人，在比赛场地里移动，将不同颜色、形状或者材质的物体分类搬运到不同的对应位置。比赛的记分根据机器人将物体放置的位置精度和完成时间来决定分值的高低。它模拟了工业自动化过程中自动化物流系统实际工作过程。 比赛内容及任务 比赛任务为：在规定时间内，机器人分类搬运完毕物料,并回到出发点。 比赛分组：比赛采用统一的比赛任务，但规定使用不同的控制平台，具体规则附后。 项目1 规定项目比赛 机器人从出发区出发，到达物料储存区后，分拣其赛前抽签决定好的任务，即从5个预知颜色料块（黄、白、红、黑、蓝）选3种颜色料块的已知6种组合（任务）中，选其中1个作为比赛任务（其料块均要求摆放在场地图的A、C、E位置，B、D位置不放置物料，场地图参见比赛规则一：比赛场地)，再按照设计好的控制策略控制机器人动作，以便将三个料块快速准确地搬运到对应的三个颜色中心区域内，最后回到出发区。 项目2 技术挑战赛 比赛要求基本同项目1，不同之处在于： 参赛队需要从5个预知颜色料块（黄、白、红、黑、蓝）选4种颜色料块的已知6种组合（任务）中，选其中1个作为比赛任务（其料块均要求摆放在场地图的A、B、D、E位置，C位置不放置物料)，再按照设计好的控制策略控制机器人动作，以便将四个料块快速准确地搬运到对应的四个颜色中心区域内，并最后回到出发区。
比赛规则 规则一 比赛场地 场地的材质为木质，场地表面最大承重能力100kg ，各参赛队可自行制作，或者直接在采用比较平整的地面即可。场地表面的材料为亚光PVC 膜，各种颜色和线条用计算机彩色喷绘的形式产生。参赛队可以从技术委员会指定的厂家购买场地表面材料。 场地的照明要求：赛场的照度为600Lux 到1200Lux 之间，场地上各区域的照度应柔和均匀，各区域照度差不超过300Lux.实际的比赛场地四角会架设各2座20W 、色温4000~6000K 的节能灯，光源高度为2米。 A B C D E
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/78587558.html, 带有视觉识别模块的分拣机器人 作者：李德民王诗宇王嘉乐 来源：《知识文库》2018年第05期 传统的机器人分拣操作一般采用示教或离线编程方式，当机器人所处的工作环境发生改变时机器人很难即时作出相应的调整，为了使机器人具有更加智能化的功能，以阿童木并联机器人和工业智能相机为基础，组成一套带有视觉模块的机器人分拣系统。这样的分拣系统结合了并联型机器人和视觉模块两个方面的优势，通过视觉模块智能的识别不同的对象，系统可以完成高速的分拣工作，显著提升了机器人对工作环境的适应能力，提高了工作效率。同时，实验结果证明了该系统软硬件设计正确，分拣成功率高。 随着我们国家生产需求的不断增加，机器人越来越多的参与到各行各业的生产过程中来。其中，对工件的分拣作业是当前生产过程中的一个重要环节，传统的机器人分拣，其动作和目标的摆放位置都需要根据程序预先严格的设定。一旦机器人所处的环境有所改变，很容易导致抓取错误。本文模拟工业生产中的分拣作业环境，引入视觉模块，用摄像机来模拟人类的视觉功能来对待测的对象进行识别分类，可以使分拣作业拥有更高的可靠性和灵活性，作业对象以及分拣工序可以随时随地的变换，也提高了工作的效率和机器人的智能化程度。 1机器人系统组成介绍 我们设计的机器人分拣系统主要由并联机器人、视觉模块、传送带装置以及分拣对象组成，结构如图1所示： 1.1并联机器人 相比于其他工业机器人，并联机器人占用较小的空间，其更具有高速度、高精度、灵活性等特点，更能适合苛刻的工业生产需求。我们在实验中采用的是阿童木4轴并联型机器人，如图2所示，它能够完成空间中X、Y、Z方向的移动及角度的转动。除了并联型机器人本体之外，机器人配套设施还包括机器人控制柜、控制编程器和驱动机器人各关节运动的伺服交流电机。机器人末端执行机构为气动吸盘，用于吸附传送带上的分拣对象，完成抓取动作。 1.2 视觉模块 视觉模块我们采用康奈视公司的In-Sight7000型智能相机，如图3所示。该视觉模块能够智能的识别出实验中不同种类的实验对象，以及采集各个实验对象的位置信息。 1.3网络交换机
安徽工商职业学院 应用工程学院 毕业设计 题目：基于机器人货物分拣系统设计系别：应用工程学院 专业：机电一体化 班级：15机电2班 姓名： 学号： 指导教师：日期： 1
目录 摘要 (4) 第1章引言 (4) 1.1工业机器人的历史、现状及应用 (4) 1.2我国的工业机器人 (5) 1.3机器人发展趋势 (6) 1.4机器人的分类 (7) 第2章基于机器人货物分拣系统设计 (7) 2.1总体系统布局 (7) 2.2生产线系统 (7) 2.3相机的系统 (8) 2.31相机结构 (8) 2.32光源的选择 (9) 2.33相机的安装 (9) 2.4机器人系统 (9) 2.41机器人的选择 (9) 2.42机械系统组成 (10) 2.43外部执行机构 (11) 2.44气路连接 (11) 2.5各设备间的通信 (11) 2.51工业机器人的通讯 (12) 2.52相机的通讯 (12)
第3章设备的控制系统程序编写 (12) 3.1编程设备的选择及编程软件 (12) 3.2 TIA Portal软件的使用 (13) 3.21创建项目，插入并组态PLC (13) 3.22创建HMI画面 (14) 3.3系统程序的编写 (15) 3.31主程序编写与通信的编写 (15) 3.32托盘传送带的程序编辑 (16) 3.33工件盒生产线的程序编辑 (18) 3.4相机程序的编写 (20) 3.41 X_SIGHT软件程序的编写 (20) 3.42相机总控软件上程序编写 (22) 3.5机器人程序编辑 (23) 3.51示教器程序编写 (23) 3.52机器人系统程序的编写 (27) 第4章触摸屏设计 (29) 第5章总结 (31) 5.1设计经验 (31) 5.2误差分析 (31) 5.3总结评价 (31) 3
（ 二 〇 一 七 年 五 月 学校代码： 10128 学 号： 010202064 题目：分拣机器人单片机控制系统设计 学生姓名： 学院： 系别： 专业： 班级： 指导教师： 本科毕业设计说明书
摘要 一般的分拣机器人由于其操作方式较复杂，分拣的效率较差，人机交互系统的不太完善，机械性能欠佳等已经很难满足当今社会的生产实践需要。伴随着社会的飞速发展，人们对性能优良智能分拣人的需求也与日俱增。设计一款基于单片机的分拣机器人有很大的实践需要和社会功能。根据控制系统的要求，决定采用美国INTEL公司MCS-51系列单片机基本产品89C52，作为分拣机器人的主控 制芯片。它具有运行速度快，功耗低，抗干扰能力强等优点，能够完全我的设计要求。本系统包括硬件和软件两个部分。硬件系统主要包括电压转换电路的设计、单片机连接PC机串口电路的设计，单片机系统的设计，驱动电路的设计，显示电路的设计等。在电路图板上完成各模块的设计与连接。分析易得，此系统可以完全满足设计需要。通过光耦等器件克服电机驱动部分与单片机部分的相互干扰。 关键词：单片机；硬件设计；软件编程；89C52
Abstract The general sorting robot is more complicated due to its operation，sorting is less efficient，human-computer interaction system is not perfect，poor mechanical performance has been difficult to meet the needs of today's social production practice. Accompanied by the rapid development of society，the demand for smart sorters is also growing。The design of a sorting robot based on a single chip has a great practical need and social function.According to the requirements of the control system，Decided to adopt the United States INTEL MCS-51 series of basic products 89C52，as the main control chip for the sorting robot。It has the advantages of fast running speed, low power consumption and strong anti-interference ability，can be completely my design requirements。The system includes both hardware and software。The hardware system mainly includes the design of voltage conversion circuit，design of serial circuit of PC computer connected by single chip microcomputer，design of Single Chip Microcomputer System，design of the drive circuit，display circuit design, etc。In the circuit board to complete the design and connection of the module。Analysis easy to get，This system can fully meet the design needs。Through the optocoupler and other devices to overcome the motor drive part and the microcontroller part of the mutual interference。 Keywords:Single chip，hardware design，software programming，89C52
智能客服系统机器人 新一代智能客服机器人平台整合了最先进的云计算、分布式微服务、大数据，应用了目前最前沿的自然语义处理及深度学习算法，为客户提供一套简单可依赖的智能机器人系统，让客户的产品插上人工智能的翅膀，施展自己的AI创新能力。通过机器人的24小时全天候服务、接待零延迟、全渠道辅助人工等功能助力企业提升服务体验和效率，减少客服人力成本。 客服机器人帮助企业业务智能化和自助化： 通过任务功能对接企业业务接口等，可帮助企业实现业务流程自助化、智能化，帮助企业优化业务流程。比如：智能创建工单、工资异常查询、开发票、预定机票等。 1 问答——提升客户服务效率 1.1 问答双引擎模式 价值：支持传统NLP普通问答和深度学习模型问答。 背景：市面上目前的机器人主流都是nlp普通问答，若要进行模型问答，需要客户提供语料进行线下训练模型。在产品侧可以一键开启模型问答，无需线下部署训练，快速搭建自己的模型知识库。 使用场景：二者采用的算法技术不一样，通过模型问答将极大提高问答回复的准确率。前期相似问数量不够的知识点则可以通过普通问答进行回复，待系统上线一段时间后，通过知识学习工具，将知识点的相似问数量扩充足够、质量够好时，就可以开启使用模型问答。 目标：尽可能将更多的知识点由nlp普通问答过渡到模型问答。 1.2 自定义阈值 价值：每个客户都可自由控制自己机器人的问答逻辑 背景：市面其他机器人的问答阈值基本都是系统内置定义好的，不允许自由变更。允许每个客户根据自己知识库实际情况以及应用阶段来自定义阈值，控制机器人的问答。 使用场景：问答阈值和差值阈值的设置都具体到每个机器人的层面，训练师可以根据客户的业务知识库阶段及行业属性来调整到合适阈值。 2 任务型机器人——助力企业业务智能化 任务型设计初衷是为了帮助企业业务智能化、自助化。通过任务型接口，可以与企业业务系统实现完美对接，通过多轮对话，极致提升用户对话体验。 2.1 函数服务 函数服务可以使用代码处理一些复杂业务逻辑，无需用户接口单独处理；例如：密码错误次数判断。通过函数服务还可以完美对接客户的复杂业务接口，实现业务互通。 2.2 多场景自由切换/任务轮次限制
机器人的控制 机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素。机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。 智能机器人控制的关键技术 关键技术包括： (1)开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，分为机器人控制器(RC)，运动控制器(MC)，光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。 (2)模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求，对应不同层次的开发，系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成，这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。 (3)机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。 (4)网络化机器人控制器技术：目前机器人的应用工程由单台机器人工作站
向机器人生产线发展，机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯，便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。 PID控制原理和特点 在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。 比例（P）控制 比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。 积分（I）控制 在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入积分项。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。 微分（D）控制
学校代码： 10128 学号： 010202064 （ 本科毕业设计说明书题目：分拣机器人单片机控制系统设计 学生姓名： 学院： 系别： 专业： 班级： 指导教师： 二〇一七年五月
摘要 一般的分拣机器人由于其操作方式较复杂，分拣的效率较差，人机交互系统的不太完善，机械性能欠佳等已经很难满足当今社会的生产实践需要。伴随着社会的飞速发展，人们对性能优良智能分拣人的需求也与日俱增。设计一款基于单片机的分拣机器人有很大的实践需要和社会功能。根据控制系统的要求，决定采用美国INTEL公司MCS-51系列单片机基本产品89C52，作为分拣机器人的主控 制芯片。它具有运行速度快，功耗低，抗干扰能力强等优点，能够完全我的设计要求。本系统包括硬件和软件两个部分。硬件系统主要包括电压转换电路的设计、单片机连接PC机串口电路的设计，单片机系统的设计，驱动电路的设计，显示电路的设计等。在电路图板上完成各模块的设计与连接。分析易得，此系统可以完全满足设计需要。通过光耦等器件克服电机驱动部分与单片机部分的相互干扰。 关键词：单片机；硬件设计；软件编程；89C52
Abstract The general sorting robot is more complicated due to its operation，sorting is less efficient，human-computer interaction system is not perfect，poor mechanical performance has been difficult to meet the needs of today's social production practice. Accompanied by the rapid development of society，the demand for smart sorters is also growing。The design of a sorting robot based on a single chip has a great practical need and social function.According to the requirements of the control system，Decided to adopt the United States INTEL MCS-51 series of basic products 89C52，as the main control chip for the sorting robot。It has the advantages of fast running speed, low power consumption and strong anti-interference ability，can be completely my design requirements。The system includes both hardware and software。The hardware system mainly includes the design of voltage conversion circuit，design of serial circuit of PC computer connected by single chip microcomputer，design of Single Chip Microcomputer System，design of the drive circuit，display circuit design, etc。In the circuit board to complete the design and connection of the module。Analysis easy to get，This system can fully meet the design needs。Through the optocoupler and other devices to overcome the motor drive part and the microcontroller part of the mutual interference。 Keywords: Single chip，hardware design，software programming，89C52
基于机器视觉的工业机器人分拣技术研究 机器人分拣技术一直受到业内人士的广泛关注。为探讨该技术的特性，文章基于机器视觉搭建一个工业机器人分拣技术平台，并将其做而已实验系统，着重探讨了机器人在相机静止-目标自静止，相机静止-目标运动两种情况下的分拣技术特点，得出相关结论，供同行参考借鉴。 标签：机器视觉；工业机器人；分拣技术；分析和研究 对机器人工作进行分析，发现搬运、分拣是所有工作的基础，无论机器人应用于哪一行业，都会涉及到搬运和分拣工作。考虑到机器人的搬运、分拣工作实现基础是机器视觉，而机器视觉又分为两种情况，即相机静止-目标静止，相机静止-目标运动，一旦机器视觉定位不当，分拣工作就会受到影响，甚至于无法完成。为此，文章在机器视觉基础上搭建一个在机器人分拣实验系统，对机器人工作中应用到的分拣技术作详细论述。 1 国内关于机器人分拣系统的研究 尽管我国已经研发研制出了多种类、多造型的机器人，但整体研究工作目前还处于初级阶段，所以真正意义上的国产视觉机器人尚未研发出，更多的是在国外研究基础上进行改进、二次开发。关于视觉机器人分拣系统，国内研究人士提出了几种可行的算法，如连通域矩特征提取法；贝叶斯估计跟踪算法；目标识别法等等。这些算法都能在一定程度上对机器人分拣动作进行辅助，确保机器人分拣动作的顺利完成，防止错抓。 2 基于机器视觉下的机器人分拣系统构建 为了探讨机器人分拣技术的特点，文章现以MOTOMAN-UP6机器人为例，基于机器人视觉构建一个机器人分拣系统，并对该系统在相机静止-目标静止，相机静止-目标运动两种情况下的运行情况做详细论述。 2.1 机器人分拣系统的构成 实验中所构建的机器人分拣系统由四个部分构成，分别为相机标定、图像处理、模式识别以及机器人控制，四个部分缺一不可。相机标定的作用是为系统建立一个图像坐标系与机器人坐标系，并以此来研究二者之间的关系；图像处理的作用是对相机拍摄到的外界图像进行预处理，提取图像中的某些特征，并根据这些特征来确定出联通成分的中心坐标；模式识别需以图像作基础，对图像及图像中的联通成分进行识别、分类；机器人控制是最后步骤，控制的实现方法是在计算机和机器人之间建立一个连接通信，利用计算机程序来对机器人动作进行控制。 2.2 机器人分拣技术分析
湖面清扫智能机器人的控制系统设计 1、引言 机器人是上个世纪中叶迅速发展起来的高新技术密集的机电一体化产品，它作为人类的新型生产工具，在减轻劳动强度、提高生产率、改变生产模式，把人从危险、恶劣的环境下解放出来等方面，显示出极大的优越性。在发达国家，工业机器人已经得到广泛应用。随着科学技术的发展，机器人的应用范围也日益扩大，遍及工业、国防、宇宙空间、海洋开发、紧急救援、危险及恶劣环境作业、医疗康复等领域。进入21世纪，人们已经越来越切身地感受到机器人深入生产、深入生活、深入社会的坚实步伐。机器人按其智能程度可分为一般机器人和智能机器人。一般机器人是指不具有智能，只具有一般编程能力和操作功能的机器人；智能机器人是具有感知、思维和动作的机器人。所谓感知即指发现、认识和描述外部环境和自身状态的能力，如装配机器人需要在非结构化的环境中认识障碍物并实现避障移动，这依赖于智能机器人的感觉系统，即各种各样的传感器；所谓思维是指机器人自身具有解决问题的能力，比如，装配机器人可以根据设计要求为一部复杂机器找到零件的装配办法及顺序，指挥执行机构，即指挥动作部分完成这部机器的装配；动作是指机器人具有可以完成作业的机构和驱动装置。由此可见，智能机器人是一个复杂的软件、硬件综合体。 机器人的核心是控制系统。机器人的先进性和功能的强弱通常都直接与其控制系统的性能有关。机器人控制是一项跨多学科的综合性技术，涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多种学科的内容。 近年来，随着工业和其它服务行业的蓬勃发展，人们在重视其经济效益的同时却往往忽略了他们对环境的污染，人类赖以生存的水资源也不例外。水面污染对人类的水源构成很大的威胁，湖泊尤其是旅游胜地和市内人工湖泊，更是无法逃避漂浮物污染的厄运，举目可见各种日常消费品的包装物在湖面上漂浮。污染的加剧根治水污染。但是，水面污染的治理是一项艰难的长期任务，是全人类必须面对的共同问题。用人工清理水面漂浮物只是权益之计，有些危险水域人无法工作。很多发达国家致力于水面污染治理设备的研究，如石油清理设备，但只是用于大量泄露石油的清理。目前，我国研制的清理水面漂浮物的设备还未见报道，国外研制的也不多，并且价格昂贵，实现的功能也不尽人意。因此，开发一种性
目录 比赛简介 (2) 比赛目的 (2) 比赛内容及任务 (2) 项目1 规定项目比赛 (2) 项目2 技术挑战赛 (2) 比赛规则 (3) 规则一比赛场地 (3) 规则1.1 尺寸 (4) 规则1.2 场地区域及标识 (4) 规则二比赛用料块 (6) 规则三场上机器人的数量 (6) 规则四比赛队员装备 (6) 规则五规则与裁判 (7) 规则六比赛要求 (7) 规则七比赛记分标准 (7) 规则7.1 成绩及排名 (7) 规则7.2 记分细则 (7) 搬运分拣机器人比赛平台 (8) 基础机器人平台 (8) C51/AVR单片机教学开发板 (9) ARM Cortex-M3教学开发板 (11) 循迹传感器模组 (11) 摄像头图像采集套件（属可选配套件，提高起评分，提高精确度） (12)
比赛目的 设计一个基于8位单片机或ARM控制的小型机器人，在比赛场地里移动，将不同颜色、形状或者材质的物体分类搬运到不同的对应位置。比赛的记分根据机器人将物体放置的位置精度和完成时间来决定分值的高低。它模拟了工业自动化过程中自动化物流系统实际工作过程。 比赛内容及任务 比赛任务为：在规定时间内，机器人分类搬运完毕物料,并回到出发点。 比赛分组：比赛采用统一的比赛任务，但规定使用不同的控制平台，具体规则附后。 项目1 规定项目比赛 机器人从出发区出发，到达物料储存区后，分拣其赛前抽签决定好的任务，即从5个预知颜色料块（黄、白、红、黑、蓝）选3种颜色料块的已知6种组合（任务）中，选其中1个作为比赛任务（其料块均要求摆放在场地图的A、C、E位置，B、D位置不放置物料，场地图参见比赛规则一：比赛场地)，再按照设计好的控制策略控制机器人动作，以便将三个料块快速准确地搬运到对应的三个颜色中心区域内，最后回到出发区。 项目2 技术挑战赛 比赛要求基本同项目1，不同之处在于： 参赛队需要从5个预知颜色料块（黄、白、红、黑、蓝）选4种颜色料块的已知6种组合（任务）中，选其中1个作为比赛任务（其料块均要求摆放在场地图的A、B、D、E位置，C位置不放置物料)，再按照设计好的控制策略控制机器人动作，以便将四个料块快速准确地搬运到对应的四个颜色中心区域内，并最后回到出发区。
【案例】中国邮政速递物流武汉邮件处理中心智能机器人分 拣系统 文｜本刊记者王玉2017“双11”，中国邮政速递物流武汉邮件处理中心启用智能机器人分拣系统，与原有自动化系统相互结合，使单日上机处理邮件量突破60万件。该项目 是全国快递物流行业第一个全功能应用AGV智能分拣技术，第一个采用立体式模块协同作业、大小件同时分拣的智能化分拣中心，是中国邮政速递物流应用先进智慧物流技术的示范工程。中国邮政速递物流股份有限公司（简称“邮政速递物流”）是中国经营历史最悠久、规模最大、网络覆盖范围最广、业务品种最丰富的快递物流综合服务提供商，经营国内速递、国际速递、合同物流等业务，拥有“EMS”特快专递品牌和“CNPL”物流服务品牌。截至2016年底，邮政速递物流资产规模超过600亿元，在国内拥有八大陆运集散中心以及十五大航空集散中心，业务遍及全国31个省（自治区、直辖市）的所有市县乡（镇），通达包括港、澳、台地区在内的全球200余个国家和地区，自营营业网点超过50000个。此外，邮政速递物流在全国31个省（自治区、直辖市）设立了分 支机构，拥有中国邮政航空有限责任公司、中邮物流有限责任公司等子公司。中国邮政速递物流华中（武汉）陆路邮 件处理中心（以下简称“武汉处理中心”）作为八大陆运集散
中心之一，不仅承担着湖北省内陆运邮件的自动化集中分拣处理，还立足华中、辐射全国，是全国邮政枢纽网络的重要节点。2017年“双11”，武汉处理中心智能机器人分拣系统正式启用，配合原有系统使单日上机处理邮件量突破60万件。这是全国唯一一个集大小件AGV分拣设备、大小件交叉带分拣机为一体的处理中心；是全国快递物流行业第一个全功能应用AGV智能分拣技术，第一个采用立体式模块协同作业、大小件同时分拣的智能化分拣中心；是邮政速递物流应用先进技术的示范工程，且具有自主知识产权。武汉处理中心被中国物流装备产业发展大会组委会评为“2017中国物流装备技术应用标杆示范项目”。为此，本刊记者采访了该项目总负责人——中国邮政速递物流企业发展部项目经理万龙先生，请他对系统构成、作业流程、技术特点做了详细介绍。中国邮政速递物流企业发展部项目经理万龙整体规划布局武汉地处长江中游，素有'九省通衢'之称，京九铁路在武汉与京广铁路相联结，形成沟通华北、西南、中南、华东地区的铁路网络，高速公路、高速铁路与长江水运'柔性联运'的出现，被誉为进入中国内陆市场的金钥匙。武汉不仅地理位置重要，经济优势也十分明显，其所处的湖北省2016年经济总量排名全国第七位，湖北省电子商务交易额、网商数量都排名中部地区第一、全国前列；湖北的快递业务发展特别是电商业务排名全国第6位，交易额约14亿元，武汉市
智能机器人的发展与应用前景 摘要 本文介绍了智能机器人的发展概况、机器人的感官系统、机器人运动系统及人工智能技术在机器人中的应用,智能机器人是一个在感知-思维-效应方面全面模拟人的机器系统,外形不一定像人。它是人工智能技术的综合试验场,可以全面地考察人工智能各个领域的技术,研究它们相互之间的关系。还可以在有害环境中代替人从事危险工作、上天下海、战场作业等方面大显身手。 关键词: 智能机器人感官仿生人工智能 1.引言 人们通常把机器人划分为三代。第一代是可编程机器人。这种机器人一般可以根据操作人员所编的程序,完成一些简单的重复性操作。这一代机器人是从60年代后半叶开始投入实际使用的,目前在工业界已得到广泛应用。第二代是“感知机器人”,又叫做自适应机器人,它在第一代机器人的基础上发展起来的,能够具有不同程度的“感知”周围环境的能力。这类利用感知信息以改善机器人性能的研究开始于70年代初期,到1982年,美国通用汽车公司为其装配线上的机器人装配了视觉系统,宣告了感知机器人的诞生,在80年代得到了广泛应用。第三代机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制,它可以把感知和行动智能化结合起来,因此能在非特定的环境下作业,称之为智能机器人。智能机器人与工业机器人的根本区别在于,智能机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能。而感知本身,就是人类和动物所具有的低级智能。因此机器的智能分为两个层次:①具有感觉、识别、理解和判断功能; ②具有总结经验和学习的功能。所以,人们通常所说的第二代机器人可以看作是第一代智能机器人。 2.智能机器人的感官系统 2.1触觉传感器 英国近几年在阵列触觉传感方面开展了相当广泛的研究。例如:Sussex大学和Shack-leton系统驱动公司研制的基于运动的介电电容传感的阵列;由威尔士大学和软件科学公司研制的采用压强技术的装在机器人夹持器上的传感器。 2.2视觉传感 在机器人视觉方面,目前市场上销售的有以下6类传感器:①隔开物体的二维视觉:双态成像;②隔开物体的二维视觉:灰度标成像;③触觉或叠加物体的二维视觉;④二维观察;⑤二维线跟踪;⑥使用透视、立体、结构图示或范围找寻技术从隔开物体中提取三维信息。在这类系统方面,它们只能做一些很简单的操作。例如:为了使机器人具有某种程度的人眼功能,已进行大量的研究工作并向如下两类系统发展:①从一维物体中提取三维信息;②活动机器人导航、探路和躲避障碍物的现场三维分析。伦敦大学目前正在研究一种双目视觉机器人的实时图像处理机。还有正在研究机器人视觉系统的教育机构有:考文垂工业大学、爱丁堡大
2017年第8期第39卷总第278期 物流工程与管理 LOGISTICS ENGINEERING AND MANAGEMENT设备设施 doi ：10.3969/j.issn.1674 - 4993.2017.08.057 快件分拣机器人上位机控制系统设计 □杨友良\胡少辉\赵丽宏2,毛志强1 (1.华北理工大学电气工程学院，河北唐山063000;2.唐山市产品质量监督检验所，河北唐山063000) 【摘要】针对传统自动分拣机占地面积大、价格高、维护成本高等问题，提出了一种基于机器人技术的智能分拣系统及其上位机控制方案。该方案采用C#开发上位机控制系统，分栋机器人与上位机建立T C P/IP局域网通信。通过扫描包裹二维码识别目的地，将目的地信息传至上位机，上位机调用access数据库中预存的路径并发送给分拣机器人，当 分拣机器人到达目的地完成货物分拣后，上位机根据各出发点及充电站排队情况，实时分析机器人返回的最优路径，实 现对机器人群的高效调度。实验结果表明：该方案可实现机器人群的路径规划与调度，保证机器人群高效协同工作。 【关键词】分拣机器人;局域网通信;上位机;路径规划；高效调度 【中图分类号】TP242.6 【文献标识码】B【文章编号】1674-4993(2017)08-0157-03 Design of Upper Computer Control System for Express Sorting Robot □YANG You - liang1 ,H U Shao - hui1 ,Z H A O Li - hong2, MAO Zhi - qiang1 (1. College of Electrical E ngineering,North China University of Science and T echnology,Tangshan 063000； 2. Institute of Product Q uality Supervision and Inspection of T angshan,T angshan 063000,C hina) 【A bstract】Aiming at the problem of large area, high price and high maintenance cost of traditional automatic sorting machine, an intelligent sorting system based on robot technology and its path planning and scheduling scheme are proposed. The scheme uses C# to develop host computer control system, the host computer establish TCP/IP LAN communication with sorting robots. By scanning the two - dimensional code recognition package destination, the data of destination will be transmitted to the upper computer, t he upper computer calls the path stored in the access database and sends it to the sorting robot, after sorting robot arrived at the destination and completed the goods sorting, the host computer according to the queuing situation of the starting point and charging station,real - time analysis of the optimal path for sorting robot to return,achieve efficient scheduling of multiple robots. Experimental results show that the scheme can realize the path planning and scheduling of sorting robots,and ensure the efficient cooperative work of robot group. 【Key words 】sorting robot; LAN communication; upper computer; path planning; efficient scheduling 随着电商的发展，快递业急速发展，已经成为新常态下国 民经济的一匹“黑马”，快递业已经被许多人士视为极具成长 潜力的朝阳产业[1]。同时,由于快递行业劳动密集性强，目前 人力的需求跟不上业务的发展速度，尤其遇到某些电商举办 重大促销节日时，会出现爆仓现象，导致来不及分拣、转运和 派送[2]。基于上述原因,快递业龙头企业发出强烈的转型要 求，即从目前人工分拣向全流程自动化分拣转型。目前，市场 上自动分拣系统由于结构所限都存在占地面积大、价格贵、维 护成本高的问题[3]。2012年亚马逊推出了Kiva仓储机器人, Kiva仓储机器人是将机器人技术用于分拣的第一个范例，具 有里程碑意义[4]。但其价格昂贵，性能特点及运行模式也并 不完全适用于快递业包裹的分拣。 本方案拟基于机器人技术开发快件分拣机器人上位机智 能控制系统，在新分拣模式的驱动下,新系统具有生产成本 低、处理能力强、对场地环境要求低、可柔软扩充等优点，可为 快件包裹自动分拣建立一套新模式，开辟一条新路径。 1分拣环境 在8 *15m的场地上部署15个机器人，设置3个起点,15 个终点,3个充电站，假定各机器人在给定路径下可实现前进、 后退、左右转、掉头、停止等循迹动作及避障功能，且机器人速 度为lm/s,单位动作执行时间为I s,避障距离为lm。对场地 进行X Y坐标标识，坐标间隔为lm,在每个坐标点贴有二维 码，机器人通过底部摄像头可进行扫描识别，并将位置信息实 时发送给上位机，保证上位机对机器人群的实时监控。机器 【收稿日期】2017 -06-11 【作者简介】杨友良(1961 —）,男,河北秦皇岛人，教授，研究方向:检测技术及自动化装置。 赵丽宏（1984—），女，河北唐山人，学士，工程师，研究方向:工业产品质量监督和检验。 毛志强（1991_),男，河北唐山人，硕士研究生，研究方向:检测技术及自动化装置。【通讯作者】胡少辉(1993 —），男，河北邯郸人，硕士研究生，研究方向:物流分拣机器人。