家具组装 - eNsenso N35

作为一项研究项目的一部分，新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)的科学家们开发了一种机器人，它可以在不到10分钟的时间内不间断地独立组装宜家(IKEA)椅子的各个部件。该机器人由IDS公司的Ensenso N35 3D摄像机和两只配备了抓取物体抓手的机器人手臂组成。

机器人硬件旨在模拟人们如何安装物体：“眼睛”由3D相机和“武器”所取代，该工业机器人臂能够以六轴移动。每个臂配有平行的夹具，用于拾取物体。力传感器连接到手腕上，以确定“手指”抓地力有多​​强，它们会使物体彼此接触。

机器人在组装过程中，首先对地面上的零件进行3D成像，然后生成各种零件估计位置的地图。该任务由IDS的Ensenso 3D摄像机执行。摄像机根据“投影纹理立体视觉”原理(stereo vision)工作，它模仿人类的视觉。两台摄像机从不同位置获取同一场景的图像。

尽管相机看到相同的场景内容，但是根据相机的投影光线存在不同的对象位置。特殊匹配算法比较两个图像，搜索对应的点并在视差图中搜索所有点位移。在这种情况下，Ensenso软件可以确定每个单独图像像素或对象点的3D协调，在这种情况下椅子组件。

机器人视觉的复杂性
挑战是在令人困惑的环境中尽可能精确地，快速可靠地定位组件。这是由Ensenso相机的光密集型投影机确保的。即使在困难的光线条件下，也可以通过使用图案掩模在物体表面上产生高对比度纹理。投影纹理补充了宜家椅子组件上的弱或不存在的物体表面结构。

虽然这个应用程序不需要N35模型，但这里使用的N35模型甚至更进一步:由于集成了FlexView投影仪技术，投射到组件物体表面的图案可以被移动来改变表面的纹理。获取具有不同纹理的多对图像会产生大量的图像点。因此，椅子的组件以更高分辨率的3D显示，使机器人更容易识别。另一个优点是Ensenso软件的机器人手眼标定功能。使用校准板，它确保摄像机坐标系(在本例中是固定摄像机)的位置相对于基础坐标系(组件的位置)确定。这使得机器人的手能够精确地对图像信息做出反应，并准确地到达目的地。

家具组装不到十分钟
南洋理工大学的范光强(Pham Quang Cuong)教授解释说:“对于机器人来说，如此精确地组装宜家(IKEA)座椅要比它看起来复杂得多。”装配工作对人类来说可能是很自然的，但它必须分解成不同的步骤，比如识别不同的椅子部件在哪里，抓住这些部件所需的力，以及确保机械臂在移动时不会相互碰撞。通过大量的工程努力，我们开发了算法，使机器人能够采取必要的步骤，自行组装椅子。”结果:南洋理工大学的机器人只花了8分55秒就安装好了宜家的“斯特凡”椅子。

根据Pham Quong教授的说法，人工智能将在未来更加独立和有前途的应用程序：“我们希望将更多的人工智能集成到这种方法中，使机器人更加自主，所以它可以学习组装的不同步骤椅子通过人类演示或通过阅读说明手册，甚至从组装产品的形象阅读。“

外表
新加坡南洋理工大学的科学家们开发的这款机器人被用于智能操作的研究，这是机器人技术的一个领域，需要精确控制特殊机器人手或手指的力量和运动。这需要所有硬件和软件组件的完美交互。使用Ensenso立体3D摄像机进行三维图像处理是解决方案的关键。它不仅通过准确性，而且在经济和速度方面令人信服。这标志着家具组装的真正进步——不仅仅是在这里。

关于IDS Imaging Development Systems GmbH
工业相机制造商IDS成像开发系统有限公司开发高性能、易于使用的USB、GigE和3D相机，具有广泛的传感器和变型。几乎无限的应用范围涵盖多个非工业和工业部门，例如在设备，工厂和机械工程领域。除了成功的CMOS相机，该公司还扩展了基于视觉应用程序的传感器和相机的产品组合。IDS NXT是一种新颖的图像处理平台，可以自由编程，功能非常广泛。

IDS成立于1997年，是一家只有两个人的公司，现已发展成为全球领先的、独立的、通过iso认证的家族企业，拥有250多名员工。总部位于德国奥伯苏姆，用于开发和生产。IDS在美国、日本和英国都有分支机构，在欧洲和亚洲也有分支机构，在全球都有分支机构。