基于并联机器人的鸡蛋智能搬运实验装置的研究与试验
目前，我国大部分禽蛋加工企业使用的禽蛋加工生产线缺少自动上料和智能分拣设备，一般采用人工上料、人工分拣和人工包装。人工作业效率低，劳动力成本高，存在感染疾病和污染蛋品的风险。Delta并联机器人具有高速度、高精度和智能性等优点，被广泛的应用于食品、医疗、电子等行业的分拣、包装和搬运作业，配合机器视觉技术，可以方便地对产品定位和识别。本文设计了一种基于机器视觉和Delta并联机器人的禽蛋智能搬运实验装置，目的是用一套实验装置，即可实现从包装箱到加工生产线的整盘上料实验，又可实现从生产线捡拾鸡蛋到包装箱的分拣实验，为实际应用中多机器人分工协同作业提供技术支撑。主要研究成果包括: (1)设计了基于机器视觉和Delta并联机器人的禽蛋自动捡拾和上料实验装置，该装置由禽蛋输送线、包装箱输送线、机器视觉系统、Delta并联机器人本体、吸盘末端执行器和机器人控制系统组成。其中，禽蛋输送线可以实现6排禽蛋变速输送，与禽蛋加工企业实际使用的禽蛋加工生产线的输送装置相同;包装箱输送线用于输送整箱整盘禽蛋或空包装箱;两条输送线上均安装了位置和转速检测传感器;机器视觉系统安装在禽蛋输送线的一端，它可以拍摄生产线上的禽蛋图像并获取每枚禽蛋的位置信息;末端执行器是针对两项任务分别设计的30枚可变间距禽蛋上料组合吸盘和单枚禽蛋可翻转捡拾吸盘;机器人本体为新松公司生产的4自由度Delta并联机器人;并联机器人和吸盘末端执行器用于完成禽蛋的自动上料与智能分拣、包装过程中禽蛋的搬运。 (2)运动控制:根据禽蛋整箱上料工作要求，在机器人速度一定的前提下，要想效率最高，只要保证路径最短，禽蛋输送线与禽蛋包装线平行，针对这一具体情境，将路径直接设置为同一水平上的移动，这样可以保证路径最短的要求。针对个体捡拾的工作要求，对常用的八种放置方案进行了分析，并进行了详细的路径规划，并通过对分析Delta并联机器人的运动逆解和正解，实现了具体的运动控制。 (3)视觉定位:根据禽蛋智能上料的工作要求，对禽蛋输送线上的禽蛋进行定位。通过完成相机的连接设置，实现对于相机的控制;在处理流程的调试中，对比不同处理方法和不同参数下的效果，最后选取最优流程参数;通过设置好与并联机器人的通讯，配合输送线上的旋转编码器，实现了并联机器人对于目标位置的实时把控，为实现禽蛋拾取打下基础。 (4)试验及结论:针对设计的30枚吸盘末端执行器进行了禽蛋自动上料试验，发现该末端执行器可以完成整盘禽蛋的上料动作。由于30枚吸盘末端执行器较重，运行速度不宜过快且将并联机器人的速度设置为400～800mm/s时效果最佳。针对设计的单枚吸盘末端执行器进行了禽蛋的智能包装试验，对于常用的八种不同放置轨迹，通过控制变量法进行对照试验，以拾取成功数量与拾取时间作为评价指标，发现方案四拾取率100％，拾取30枚禽蛋所用时间为67s，均优于其他七种方案。
禽蛋加工;Delta并联机器人;机器视觉;运动控制;智能搬运;自动上料
华中农业大学
硕士
农业电气化与自动化
王树才
2017
中文
TS253
74
2017-08-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）