[发明专利]一种具备感知和认知能力的智能工业机器人

说明书

技术领域

本发明涉及工业机器人领域，具体涉及一种具备感知和认知能力的智能工业机器人。

背景技术

随着人力成本上涨以及工业自动化的需求，工业机器人的市场以及规模越来越大，工业机器人市场巨大，在未来仍然有广泛应用和需求。目前的机器人市场主要由外资品牌的机器人占据，国内机器人如果利用原本的成本优势，在性能研究上有所提升，将会对深圳、国家有巨大的经济效益、社会效益。本公司所正在研究的项目，将使工业机器人结合视觉、激光、超声能力而具备感知认知能力，研发软硬件完全合一的控制系统，在复杂工艺与智能化应用方面，正是国内外专利中所没有的新的项目，也是克服工业机器人目前功能和性能劣势的关键技术之一。

从经济发展的角度来说，制造业是一个国家工业生产能力的基础，智能化和高精制造业是衡量一个国家工业制造水平的最重要指标之一，有了工业机器人的广泛应用，工业制造将会有更高的自动化，同样因为全是高自动化和智能化工作，产品将会有统一的标准尺寸而使得性能更高更一致。也因此解放了人的双手，使得人可以进行更高更有智力的工作。

机器人市场上，2012年中国机器人采购量到达2.3万台，中国一跃变成仅次于日本的全球第二大机器人市场，领先美国、德国。

目前国内的机器人及其控制器均处于较为落后的水平，其主要体现在精度、速度、稳定性、功能丰富性和智能化程度等方面。

当前工业机器人品牌以日本安川、发那科、川崎以及德国库卡、瑞士ABB等品牌为主，高端品牌主要是瑞士的史陶比尔，这些机器人属于通用性质，且有各自封闭的运动控制系统。这些品牌的运动控制系统精度高，运行稳定性高，但在外部工艺扩展和软件功能定制等方面却面临技术困难，还不具备非常人性化的二次开发能力。

视觉技术几年来蓬勃发展，实际商用的视觉识别、定位、检测、跟踪技术在业界却非常少，国内以科创、凌云品牌为主，视觉技术集合了图像处理、模式识别、自动控制、人工智能以及计算机软件等技术，在机器人、制造、监控、跟踪等领域应用广泛。将运动控制与视觉相结合的技术研究主要集中在科研领域，美国北卡罗来纳大学的视觉研究组对基于虚拟现实的视频跟踪开展了深入地研究;加拿大国家研究理事会的计算视频研究组对视觉识别与跟踪展开了大量研究。西安理工大学利用加拿大PointGreyResearch(PGR)公司的平行光轴双目视觉摄像机Bumblebee，安装在机器人上进行图像采集和视觉反馈，使机器人具备一定的感知能力。目前能够商用的视觉识别、跟踪系统成本都很高。

业界基于视觉（激光、超声）的机器人运动控制还没有真正商用，而认知、感知能力是工业机器人未来的发展趋势，这一技术的有效突破将为制造业升级换代提供强有力的技术保障，在工业焊接、压铸、装配等行业具备技术优势，且能大幅降低进口成本。

目前在焊接行业的中小企业仍然以人工为主，焊接质量和效率很难保障，比如在一个底板上需要焊接几个支撑件，这个支撑件的角度精度要求很高，这种场景需要非常有经验的专家操作，现在这样的专家很难找，单纯用机器人换人，也只能适用某些简单工艺场景，复杂工艺的定位仍然困难，如果适用本项目的技术则定位、焊接、检测可以一次完成，即保障了质量，又大幅提高了效率。同样在电子行业的镀膜和装配领域，也需要精密的定位同时完成工艺，这就是项目的核心竞争优势，可以在定位的同时完成复杂工艺的轨迹控制，大幅度提高自动化和智能化，必将成为将来制造业的核心。

全球传感技术的发展已经非常成熟，包括视觉、激光、超声、红外、计量等等传感技术已经广泛应用于智能制造领域。工业机器人在很多行业应用中也使用了这些技术，而工业机器人的智能化必然要求这些传感技术更加有机的结合在一起，使其具备感知认知能力，涉及到运动算法、智能软件、计算机、自动化等行业的集成，行业的发展趋势有以下几点：

1）工业机器人和自动化设备智能化程度越来越高，精度、效率、稳定性不断提高，功能增强，而成本不断下降。

2）使用更加简单，通过传感技术的集成应用可以非常方便的实现复杂工艺和制造技术。

3）应用场景越来越多，应用范围越来越广。随着科技的进步及自动化设备行业的发展，以前不可能用自动化实现的工艺变成了可能。

4）传感器的作用日益重要，视觉、红外、超声、计量、安全光栅、矩阵式对射光纤等非接触式光电传感器应用日益广泛；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。