當(dāng)前制造業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境正趨于復(fù)雜化、個(gè)性化和定制化，對(duì)于機(jī)器人的需求而言，不論是新型或是傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人，都在追求更精確、完美、高效的應(yīng)用程序以持續(xù)提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更低的成本。

當(dāng)我們看到發(fā)那科（FANUC）的砂紙打磨機(jī)器人工作時(shí)，很明顯這些機(jī)器人采用了先進(jìn)的軟件技術(shù)和智能化感知系統(tǒng)，使得他們有了跟人類一樣的視覺(jué)和觸覺(jué)。在傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人上增加力覺(jué)傳感器和視覺(jué)傳感器使得機(jī)器人更加適應(yīng)當(dāng)下制造業(yè)的環(huán)境。那么工業(yè)機(jī)器人到底是如何做到“眼明手捷”的呢？本文以發(fā)那科工業(yè)機(jī)器人為例，從下面三個(gè)部分為讀者揭示答案。

一、工業(yè)機(jī)器人的手—觸覺(jué)系統(tǒng)

傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為工業(yè)機(jī)械臂就是機(jī)器人的手，但是這種“機(jī)械手”是沒(méi)有感知功能的，與人類的手還相距甚遠(yuǎn)。而工業(yè)機(jī)器人的觸覺(jué)系統(tǒng)，即在6自由度的工業(yè)機(jī)器人上安裝力覺(jué)傳感器，可以使機(jī)器人執(zhí)行末端（EOAT）能夠檢測(cè)力和力矩，使機(jī)器人具備類似人體的觸覺(jué)系統(tǒng)。這有助于機(jī)器人解決大多數(shù)要求的操作，比如裝配、材料剔除，以及外形修正、拋光等工作。

發(fā)那科機(jī)器人的觸覺(jué)系統(tǒng)由力覺(jué)傳感器、傳感器適配器和傳感器電纜組成。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)使用對(duì)象是故障定位、拋光、修建或組裝時(shí)，力覺(jué)傳感器可以真正做到提高產(chǎn)品質(zhì)量。而觸覺(jué)系統(tǒng)的公差一般設(shè)置為機(jī)器人執(zhí)行精度的2％，并需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)一致的和可重復(fù)的環(huán)境。

力覺(jué)傳感器通常有兩種不同的選項(xiàng)設(shè)置：一種是覆蓋在機(jī)器人手臂上的“電子皮膚”，另一種是遠(yuǎn)程或夾具安裝傳感器。

“電子皮膚”即覆蓋在機(jī)器人的機(jī)械手臂上，借助傳感器收集的信息，機(jī)器人可以利用“觸覺(jué)”來(lái)識(shí)別周圍的情況，找出最佳的行進(jìn)路線并控制移動(dòng)方向，從而靈活避開(kāi)前進(jìn)中遇到的各種障礙。包裹著“皮膚”的機(jī)械臂十分靈活，還可以控制觸碰物體時(shí)的力度。依靠這種“電子皮膚”，機(jī)器人不僅能感知到物體的地點(diǎn)和方位，還能獲得物體的硬度和強(qiáng)度等。

遠(yuǎn)程或夾具傳感器是固定在機(jī)器人的末端夾具或者一個(gè)遠(yuǎn)離機(jī)器人的位置。之所以要把傳感器安裝在機(jī)器人的外部，主要是為了降低終端執(zhí)行器的重量，機(jī)器人末端同時(shí)搭載部分感知模塊，而將其他工作交給外部結(jié)構(gòu)，這樣機(jī)器人就可以攜帶更多不同的工具。

二、工業(yè)機(jī)器人的眼—視覺(jué)系統(tǒng)

視覺(jué)傳感器是機(jī)器人最重要和最復(fù)雜的一類傳感器，對(duì)傳感信息的種類和智能化要求最高。視覺(jué)傳感器包括光源照明、光學(xué)鏡頭、攝像機(jī)（CCD、CMOS）、圖像采集卡、圖像處理軟件。

在發(fā)那科機(jī)器人上集成iRvision視覺(jué)傳感系統(tǒng)，即使機(jī)器人在偏遠(yuǎn)的位置，也可以通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)測(cè)量工件的位置來(lái)指揮機(jī)器人動(dòng)作。視覺(jué)系統(tǒng)的好處還不僅限于此，它可以幫助機(jī)器人減少占地面積，同時(shí)處理多個(gè)操作，進(jìn)行2D或3D的多方位定位識(shí)別，減少或消除夾具的成本等。

三、工業(yè)機(jī)器人“眼明手捷”的秘訣

在擁有了觸覺(jué)系統(tǒng)和視覺(jué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為了確保所有的傳感器都工作良好，發(fā)那科機(jī)器人有一個(gè)內(nèi)置的傳感器診斷系統(tǒng)，使用指令來(lái)驗(yàn)證每一個(gè)傳感器的工作狀態(tài)。同時(shí)，通過(guò)若干軟件功能來(lái)協(xié)調(diào)傳感器并確定控制性能。傳感器顯示的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)于控制參數(shù)調(diào)整是一個(gè)明確的參考指標(biāo)。這有助于降低總的教學(xué)時(shí)間，同時(shí)為生產(chǎn)運(yùn)行提供即時(shí)反饋，使問(wèn)題診斷變的更容易。

同時(shí)，在發(fā)那科機(jī)器人的內(nèi)部有一個(gè)“示教器程序自動(dòng)生成”應(yīng)用，用以回放視覺(jué)監(jiān)控和工件輪廓與力的控制過(guò)程。當(dāng)機(jī)器人的執(zhí)行速度很低或者發(fā)生逆轉(zhuǎn)時(shí)，這個(gè)程序?qū)τ诒３忠恢碌乃俣群屯七M(jìn)力有相當(dāng)重要的作用。可以說(shuō)，這兩個(gè)應(yīng)用的是發(fā)那科機(jī)器人真正實(shí)現(xiàn)“眼明手捷”的秘訣所在。