機(jī)器視覺引導(dǎo)與定位

    視覺引導(dǎo)與定位是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域中廣泛存在的問題。對(duì)于工作在自動(dòng)化生產(chǎn)線上的工業(yè)機(jī)器人來說，其完成最多的一類操作是“抓取－放置”動(dòng)作。為了完成這類操作，對(duì)被操作物體定位信息的獲取是必要的，首先機(jī)器人必須知道物體被操作前的位姿，以保證機(jī)器人準(zhǔn)確地抓??；其次是必須知道物體被操作后的目標(biāo)位姿，以保證機(jī)器人準(zhǔn)確地完成任務(wù)。在大部分的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)合，機(jī)器人只是按照固定的程序進(jìn)行操作，物體的初始位姿和終止位姿是事先規(guī)定的，作業(yè)任務(wù)完成的質(zhì)量由生產(chǎn)線的定位精度來保證。為了高質(zhì)量作業(yè)，就要求生產(chǎn)線相對(duì)固定，定位精度高，這樣的結(jié)果是生產(chǎn)柔性下降，成本卻大大增加，此時(shí)生產(chǎn)線的柔性和產(chǎn)品質(zhì)量是矛盾的。
    視覺引導(dǎo)與定位是解決上述矛盾的理想工具。工業(yè)機(jī)器人可以通過視覺系統(tǒng)實(shí)時(shí)地了解工作環(huán)境的變化，相應(yīng)調(diào)整動(dòng)作，保證任務(wù)的正確完成。這種情況下，即使生產(chǎn)線的調(diào)整或定位有較大的誤差也不會(huì)對(duì)機(jī)器人準(zhǔn)確作業(yè)造成多大影響，視覺系統(tǒng)實(shí)際上提供了外部閉環(huán)控制機(jī)制，保證機(jī)器人自動(dòng)補(bǔ)償由于環(huán)境變化而產(chǎn)生的誤差。
    理想的視覺引導(dǎo)與定位應(yīng)當(dāng)是基于視覺伺服的。首先觀察物體的大致方位，然后機(jī)械手一邊運(yùn)動(dòng)一邊觀察機(jī)械手和物體之間的偏差，根據(jù)這個(gè)偏差調(diào)整機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)方向，直到機(jī)械手和物體準(zhǔn)確接觸為止。但是這種定位方式在實(shí)現(xiàn)上存在諸多困難。
    直接視覺引導(dǎo)與定位是一次性地對(duì)在機(jī)器人環(huán)境中物體的空間位姿進(jìn)行詳細(xì)描述，引導(dǎo)機(jī)器人直接地完成動(dòng)作。與基于視覺伺服的方法相比，直接視覺引導(dǎo)的運(yùn)算量大大減少，為實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)造了條件，但這必須基于一個(gè)前提：視覺系統(tǒng)能夠在機(jī)器人空間中（基坐標(biāo)系中）精確測(cè)定物體的三維位姿信。