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LGGY-BL18X型视觉感知与工业机器人实训平台

品牌：理工伟业咨询电话：010-82827827 82827835

一、产品概述

针对工程应用中对工业机器人作业与应用需求，实训平台采用工业机器人与控制系统、视觉感知系统、传感系统及辅助模块相结合，通过模块化设计，实现机器人实践教学与科研验证。在机器人工作平台中，工业机器人通过与视觉系统的协同，完成轨迹示教、搬运、码垛、视觉系统标定、目标空间定位、物品识别、物体抓取、零件装配等应用。此外，系统内部采用PLC控制系统与以太网通信，对机器人运动全过程进行信息实时监测与控制。

工作台架设置了专用于工业机器人基础实验的码垛、拆跺、轨迹跟踪、装配等所需模块与模具，以及工业机器人视觉检测所需的外设模块。同时，台架设置了快速更换工件区与立柜式工件仓储区，通过工件的抓取，旋转，放置等流程，完成机器人切割，码垛等任务执行的工件切换。

另外，还在台架上设置了桌面式运输模块，通过上料模块的输入，采用传感器探测物流的运输位置，然后通过2D和3D视觉模块，实现对物料的平面或立体特征的提取，驱动机器人完成不同的任务。此外，针对动态旋转目标，机架上设置了旋转送料机构，机器人动态抓取目标后，通过工业视觉系统对物料底部进行扫描，获得工件的表面特征，最后检测识别后根据任务需求做出各类执行动作。

二、主要技术与功能介绍

1.机器人与机电控制技术

在充分保障工业机器人使用安全的前提下，能开放部分PLC控制模块，可以实现学生通过PLC编程控制机器人部分运动的功能。学生可以利用计算机完成PLC编程与编译等工作，然后下载至实验系统再运行，完成机器人控制与PLC编程实践。除此以外，对整个机器人的六轴联动控制仍可以通过示教编程或计算机编程下载实现。

2.工业机器人通信技术

平台提供机器人运动控制及信息交互的部分通信协议，学生可以利用同网络的计算机，通过通信编程对工业机器人输出信息进行解码与状态监测，同时，也可以向机器人发送部分在安全操作范围内的动作控制指令与其他程序。利用实训平台，学生可以充分理解并实践以太网通信技术在工业机器人系统中的应用，了解工业领域通信方式与协议的编制，同时还可以全方位实践以太网通信的全过程，为机器人远程数据采集与传输奠定基础。

3.工业机器人视觉技术

实训平台提供高清稳定的工业级视觉系统，开源机器视觉标定、定位、检测、识别与测量等方向的机器视觉源代码，并将检测结果与机器人动作控制执行相统一。学生可以采用OpenCV、图像处理算法、人工智能算法完成图像的检测，并调用相应的控制API，完成机器人结果分选，如颜色分选、形状分选、不同物品分选、缺陷检测等，也可以完成智能码垛，如不同尺寸、不同形状的物件设置不同分值，进行限时码垛计算分值竞赛等。通过对该技术的探索，可为机器人在各类实际工业场景中的智能作业提供强有力技术支撑。

4.基于深度学习的目标检测与识别技术

深度学习是近年来人工智能的典型代表。平台通过搭载深度学习算法模型，可实现对复杂场景中的各种类型的目标检测与识别。在真实的工程环境条件下，由于作业条件的动态变化，采用传统机器视觉容易受参数的影响而检测不准，识别精度不够，因此，采用深度学习算法，通过构建工程场景下的目标检测与识别，完成多类目标的快速、准确检测与识别，为机器人的决策提供基础。

5.人机交互技术

工业机器人作为无人化操作的执行者，可以完成示教、语音交互、手势图像交互等操作。在实验过程中，学生可以通过编程实现对自然语言、手势图像的识别，并控制工业机器人精准完成某些特定的动作，如向上移动20cm。在工业机器人运行过程中，系统提供显示屏实时显示机器人的运动状态。

三、硬件设备介绍

1.工业机器人本体

工业机器人本体作为该实验系统的核心与动作执行器，其主要功能是完成控制系统所产生的一系列行为决策。系统运动准确、可靠、稳定，且在运行过程中，系统设计有多重防碰撞、防伤人的传感模块。此外，系统设置有紧急停止开关与柔性控制功能，防止机器人失控，保障系统安全。

2.实训平台单元模块

（1）示教模块

（2）轨迹路径模块

（3）快换工具模块

（4）立体仓储模块

（5）旋转送料模块

（6）物料分拣模块

（7）2D视觉模块

（8）3D视觉模块

（9）输送系统

（10）气缸和气动模块

3.人机交互系统

人机交互模块主要包括三大模块，即实时显示模块，语音交互模块与手势图像识别模块。实时显示模块为工控PC机输出显示，系统配置机器人运动检测软件，实时查看机器人运行状态，动作类型等，为人机交互中的机器输出。语音交互模块配置自然语言处理识别模块，完成自然语言高质量输入与预处理，用户可根据自然语言处理算法与识别结果进行机器人显示与动作执行，完成人机交互。手势图像识别系统为单独模块，配置200W摄像头，采用7寸液晶显示屏，分辨率为1280×800，配置网络设备，实现系统内通信。手势图像识别模块识别手势时，可自定义如伸出1、2、3、4根手指，控制机械臂与用户进行动作的交互，识别人脸时，可进行权限控制，即只有在特定人员操作时，机械臂才可接受控制。

4.PLC控制系统

PLC控制系统采用西门子1200系列PLC，系统集成16路输入和16路输出IO口，内置高达64K大容量的RAM存储，提供相关电气连接线与附属器件。

整体来说，该实训平台集合了工业机器人、机器视觉、气动、电气控制、传感器检测、电机传动以及工业通讯技术等多领域的关键技术，为实验室提供一个先进的、高自由度的、创新性的研究和应用平台，适合工业机器人运动控制关键技术、机器视觉理论与应用、工业机器人智能化等方向的研究。

四、课程资源

1 工业机器人控制及离线编程

（1）工业机器人示教编程控制

（2）工业机器人基础操作

（3）工业机器人PLC编程控制

2 基于视觉的工业机器人应用

（1）工业机器人与视觉系统标定

（2）工业机器人视觉测量

（3）工业机器人颜色分选

（4）工业机器人形状分选

（5）工业机器人产品缺陷检测

（6）基于语音识别的工业机器人控制

（7）基于手势识别的工业机器人控制

（8）基于图像识别的工业机器人控制

3 PLC电气控制

（1）PLC基本指令操作

（2）机器人电气连接与操作

（3）机器人IO通信

（4）机器人控制信号灯

（5）变频器基本控制

（6）气缸的基本控制

（7）传感器控制与通讯

4 工业机器人课程设计

（1）基于视觉的工业机器人产品缺陷检测

（2）基于视觉的工业机器人智能快速码垛

（3）基于视觉的工业机器人物品智能快速分拣

5 机器视觉与图像处理课程设计

（1）基于颜色的物品快速分选

（2）基于形状的物品快速分选

（3）产品缺陷精准检测与分类

（4）产品空间定位与在线尺寸测量

6 机电一体化系统设计

（1）工业机器人搬运码垛工作站系统集成

（2）机器人打磨抛光工作站集成

（3）机器人自动锁螺丝工作站集成

（4）基于视觉的智慧分拣系统集成

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