比传统方法快10倍，基于AI和机器视觉的机器人编程

在机器人研究中的人工智能方面，IFR秘书长Susanne Bieller博士指出，编程和集成占机器人应用成本的50-70%。

　　长期以来，机器人编程一直是一个巨大的问题。对于高度混合生产来说，这既耗时又在经济上不可行，因为从一种产品切换到另一种产品的成本非常昂贵。

　　然而，情况正在发生变化。得益于人工智能（AI）和机器视觉等新技术，即使是对于定制项目或独一无二的产品，机器人也可以具有成本效益。

　　让我们来看看传统和新的方法都是如何工作的，并了解其中的区别。

　　传统方法：使用示教器或离线系统进行编程

　　让我们以一个零件为例，选择几个接缝。第一种是具有复杂几何形状的弯曲接缝。第二种是圆缝，最好用定位器（焊接时旋转零件）来完成。第三个接缝是 4 部分接缝，机器人很难到达。

　　图1：三种类型的接缝。图片来源：ABAGY Robotic Systems

　　让我们以一个零件为例，选择几个接缝。第一个是具有复杂几何形状的弧形接缝。第二个是圆形接缝，最好用定位器（焊接时旋转零件）来完成。第三个是一条由4个部分组成的接缝，机器人很难到达。

　　示教器编程（也称为在线编程）是由机器人制造商自己开发的。操作员使用示教器将机器人移动到所需位置并记录动作。您需要对机器人轨迹的每个点进行编程。

　　应该注意的是，每个机器人制造商都有自己的程序代码和自己的编程方法。如果操作员知道如何使用品牌A的机器人，那么这些知识可能不适用于品牌B的机器人。

　　传统的示教器编程需要1小时35分钟来焊接这三个焊缝。

　　图2：需要测量并标记出零件

　　图3：需要对机器人轨迹的每个点进行编程

　　图4：这样的编程需要数小时、数天甚至数月（这取决于编程的复杂性）

　　这种方法的另一个缺点是停机时间。编程在工作单元内进行，这意味着在此期间单元将无法运行。为了解决停机问题，发明了离线编程。这里的想法是消除在单元内部编程的需要，而是将过程移动到虚拟环境。程序员仍然需要编写代码，但所有这些都发生在单元的虚拟孪生模型中。

　　然而，这种编程方式带来了在线编程没有的新挑战。虚拟单元和真实单元总是略有不同：

　　· 真实的机器人和工作区可能与其虚拟模型不同;

　　· 由于预组装时出现的偏差，零件本身可能与完美的3D模型不同;

　　· 真实的固定装置和夹具也可能有所不同。

　　因此，在虚拟环境中创建程序后，程序员仍然需要使用示教器在真实的机器人单元上对其进行测试。

　　因此，目前的方法对于大规模生产是有效的，您可以对零件进行一次编程，然后将其焊接数千/数百万次。

　　新方法：使用AI和机器视觉编程

　　您只需上传零件的 3D 模型（从 CAD 中），系统会自动查找其上的所有焊接接头。然后，选择焊缝和所需的参数（工作和行程角度、偏移等），无需编程。数学算法自动生成机器人轨迹。这在几分钟内就能发生。

　　图5：上传3D模型

　　下一步是使用机器视觉扫描零件。这些算法将之前上传的 3D 模型与真实部分进行比较。该系统可发现所有可能的偏差，并即时调整机器人轨迹。

　　图6：系统使用机器视:扫描零件

　　此外，焊接通常涉及零件的夹具。机器人也能够"看到"它们并避免与它们发生碰撞。系统只需10分钟即可设置机器人任务以焊接上述三个焊缝。它比传统方式快10倍。

　　这种编程的简便性和速度允许简单地从一种产品切换到另一种产品，并使机器人在多品种生产甚至独一无二的产品制造中更具有成本效益。

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