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機器人使用3D相機,抓手和力傳感器構(gòu)建宜家家具

Date:2018-05-15 08:17:53

     對于工人來說,組裝家具是一件極其簡單的工作,但如何讓機器人來組裝家具那就是一件比較復(fù)雜的事了。 經(jīng)過三年的研究,來自南洋理工大學(xué)的機械和航空航天工程學(xué)院已經(jīng)開發(fā)出一種自動化家具組裝機器人,該機器人由兩個機械臂和夾具以及一個3D攝像頭組成。上個月,由FranciscoSuárez-Ruiz博士,大學(xué)校友Xian Zhou和助理教授Quang-Cuong Pham組成的NTU團(tuán)隊在科學(xué)機器人雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于他們的機器人結(jié)果的論文,標(biāo)題為“機器人如何制造宜家椅子?“這些研究得到了新加坡教育部、新加坡 麻省理工學(xué)院研究與技術(shù)聯(lián)盟(SMART)以及南洋理工大學(xué)(NTU)創(chuàng)新和企業(yè)部門NTUitive的資助。

      “對于一個機器人來說,把這樣精確的宜家椅子放在一起看起來更復(fù)雜。裝配的工作可能是人類自然產(chǎn)生的,必須分解成不同的步驟,例如確定不同的椅子部件的位置,抓住零件所需的力,以及確保機器人臂不會碰撞到每個部件其他。通過相當(dāng)大的工程努力,我們開發(fā)了算法,使機器人能夠采取必要的步驟自行組裝椅子,“Pham教授解釋說。“我們希望將更多的人工智能集成到這種方法中,使機器人更具自主性,以便通過人類演示或閱讀說明手冊,甚至從組裝產(chǎn)品的圖像中了解組裝椅子的不同步驟。”
     在短短8分55秒的時間內(nèi),這款機器人就由現(xiàn)成的零件制成,能夠組裝一把宜家經(jīng)典的Stefan椅子,由松木制成包括找到所有部件并獨立計劃其運動路徑。那么南大團(tuán)隊是如何設(shè)法建立一個能夠完成任務(wù)的機器人?機器人專門設(shè)計用來模擬人們用來放置物體的“硬件”,手臂是工業(yè)的六軸運動機器人,兩個平行的抓手用于拾取物體,兩個手腕用力傳感器,因此機器人知道它抓住的東西有多強,并推動它與另一個物體接觸。眼睛是一個詳細(xì)的3D相機。
[照片:約翰尼瓊斯,Alamy,通過紐約人]

       首先,機器人將部件的3D照片展開,以便快速處理他們在地面上估計位置的可靠地圖。根據(jù)NTU的說法,這有助于復(fù)制“人類解放后的混亂環(huán)境,并準(zhǔn)備將自己制作的座椅放在一起”。來自三個開源庫的編碼算法,由團(tuán)隊設(shè)計,幫助機器人用“雙手”計劃一個快速,無碰撞的運動,這個“雙手”也集成了觸覺和視覺感知。機器人手臂用于抓取碎片和執(zhí)行簡單任務(wù)的力量,如插入那些小木塞,必須加以調(diào)整。正如Pham教授所解釋的那樣,這很難做到,因為工業(yè)機器人在精確定位上比在力量調(diào)節(jié)方面更好。

      機器人手腕上的力傳感器始終如一地幫助機器人,準(zhǔn)確地拾取這些部件,并沿著表面滑動插頭以找到這些孔并將其插入。雖然想要建造我的家具的機器人確實很有吸引力,它被用來研究和探索一個被稱為靈巧操縱的機器人領(lǐng)域,它需要精確的力量控制,并且在對象操縱中類似于人類,因為它實際上有特殊的機器人手指。

    Pham教授表示,直到目前為止,靈巧操縱的自主演示只能用于更多“基本任務(wù)”。“一個原因可能是人類環(huán)境中復(fù)雜的操作任務(wù)需要許多不同的技能,”Pham教授解釋說。 “這包括能夠繪制物品的確切位置,規(guī)劃無碰撞的運動路徑,并控制所需的力量。在這些技能之上,你必須能夠管理他們之間復(fù)雜的相互作用。“

      現(xiàn)在他們已經(jīng)達(dá)到了展示機器人建立宜家椅子能力的目標(biāo),該團(tuán)隊正在與各家公司合作,將這種類型的操作應(yīng)用于多個行業(yè)。例如,他們目前正在為機器人準(zhǔn)備用于玻璃粘接的工作,這在汽車應(yīng)用中很有用。

本文轉(zhuǎn)載自:中國3D打印網(wǎng) 版權(quán)歸原作者所有