動動聊天室 | 工廠里的機械臂如何實現精準抓取零件?
李思聰 中國科學院沈陽自動化研究所 副研究員
研究方向:工業機器人視覺、具身智能
動動:李老師,工廠里的機械臂怎么做到每次都精準抓到零件的呀?要是我玩抓娃娃機時也能這樣就好了。
李思聰:哈哈,它們可不是靠運氣,而是有三大法寶:高精度“眼睛”(視覺系統)、聰明“大腦”(控制算法)和靈活“關節”(伺服系統),這三樣組合起來,想不穩都難。
動動:太厲害了,那機械臂的“眼睛”能看得多清楚呢?
李思聰:機械臂的高精度“眼睛”安裝了工業相機,這種工業相機的分辨率能達到0.01毫米級別,比人類肉眼精確100倍!想象一下,這好比你用放大鏡去看螞蟻腿。工業相機能輕松看清零件邊緣的細微毛刺。更厲害的是,它還自帶“防護”,可以在強光、粉塵環境下正常工作。
動動:李老師,我看到機械臂關節經常轉來轉去的,怎么保證在轉的過程中不跑偏呢?
李思聰:秘密藏在每個關節里。機械臂的每個關節里都有“肌肉記憶”——絕對值編碼器。就像你閉著眼也能摸到鼻子(不信試試?),這些裝置能時刻記錄每個關節的旋轉角度,誤差不超過0.005度,相當于鐘表分針1秒鐘轉動的1/60。
動動:明白了,但是如果零件位置變了怎么辦?
李思聰:別慌!機械臂有“動態糾偏能力”。想象你玩飛盤的時候,接隊友扔來的飛盤時會不自覺地調整手的位置。同理,機械臂可以通過工業相機“閃電般”拍下零件位置,然后“大腦”(控制算法)配合運動學模型實時計算出最優抓取位置。
動動:李老師,我還有個問題,我們的工人師傅需要經常接受培訓,機械臂也需要“學習”嗎?
李思聰:當然要!工程師會先“手把手”教機械臂動起來,再讓它自己“記筆記”(記住運動軌跡)。現在還有更聰明的“離線編程”,能預先在電腦里構建好整個工廠的3D模型,讓機械臂在虛擬世界練習熟練了再上崗。
動動:懂了懂了,有這三個超強的法寶,以后工廠里是不是就全是這些“穩如泰山”的機械臂的“天下”了?
李思聰:它們確實是制造業的“超級助手”,但記住,這些“超能力”的核心目標,是拓展人類的能力邊界,把人們從重復、精密或危險的工作中解放出來。機械臂負責“穩如泰山”,人類師傅負責“運籌帷幄”。
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