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一、產(chǎn)品概述
多功能建造機(jī)器人工作站采用1臺(tái)六軸協(xié)作機(jī)械臂、2套3D視覺(jué)系統(tǒng)、1套深度視覺(jué)系統(tǒng)、1套移動(dòng)導(dǎo)軌平臺(tái)。在工作臺(tái)上方設(shè)置三個(gè)作業(yè)區(qū)域，分別為建筑材料堆放區(qū)域、砌筑區(qū)域、拓展區(qū)域（鋪磚、鋼筋綁扎等）。其中，3D視覺(jué)系統(tǒng)分別安裝在建筑材料堆放區(qū)域和砌筑區(qū)域，通過(guò)三維點(diǎn)云分析，判斷建筑材料的堆料和作業(yè)狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂的抓取引導(dǎo)。深度視覺(jué)系統(tǒng)安裝在機(jī)械臂末端，為機(jī)械臂作業(yè)提供實(shí)時(shí)的環(huán)境感知能力。
在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，比如當(dāng)控制機(jī)械臂對(duì)物料進(jìn)行抓取時(shí)，3D視覺(jué)系統(tǒng)能為機(jī)械臂提供需要抓取的位置和角度信息，進(jìn)而完成相應(yīng)的抓取任務(wù)；當(dāng)控制機(jī)械臂進(jìn)行作業(yè)時(shí)，深度視覺(jué)系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作區(qū)域的建筑材料施工角度、位置，確保機(jī)械臂按照既定的作業(yè)任務(wù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作。
二、產(chǎn)品功能
1.砌筑機(jī)器人
將六軸協(xié)作機(jī)械臂末端工具更換為抓取磚塊的專用夾爪，通過(guò)3D相機(jī)、深度相機(jī)對(duì)建筑材料堆放區(qū)域和砌筑區(qū)域進(jìn)行高精度掃描，引導(dǎo)機(jī)械臂根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的磚塊位置、砌筑高度等作業(yè)參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)作業(yè)。
2.鋪貼機(jī)器人
將六軸協(xié)作機(jī)械臂的末端工具更換為吸取瓷磚的專用吸盤，通過(guò)3D相機(jī)、深度相機(jī)對(duì)建筑材料堆放區(qū)域和作業(yè)場(chǎng)景進(jìn)行高精度掃描，引導(dǎo)機(jī)械臂根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的縫隙大小、對(duì)齊情況等作業(yè)參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)作業(yè)。
3.鋼筋網(wǎng)綁扎機(jī)器人
將六軸協(xié)作機(jī)械臂的末端工具更換為自動(dòng)綁扎工具，通過(guò)深度視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)作業(yè)場(chǎng)景進(jìn)行高精度掃描，引導(dǎo)機(jī)械臂根據(jù)掃描的圖像信息逐一完成綁扎作業(yè)任務(wù)。
三、關(guān)鍵技術(shù)
1.機(jī)器人在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用
六軸協(xié)作機(jī)械臂通過(guò)靈活地安裝吸盤、夾爪等多種精密工具，實(shí)現(xiàn)了從基礎(chǔ)施工到精細(xì)作業(yè)的全鏈條覆蓋。比如吸盤的應(yīng)用，允許機(jī)器人在垂直或水平的表面上穩(wěn)定作業(yè)，如墻磚/地磚鋪設(shè)、高樓幕墻安裝等；夾爪能夠精準(zhǔn)抓取并搬運(yùn)磚石、預(yù)制構(gòu)件等，在特殊場(chǎng)景下，可選裝定制結(jié)構(gòu)的夾爪進(jìn)行施工，減少了人力需求及搬運(yùn)過(guò)程中的損耗。
2.建筑材料的三維形態(tài)分析與抓取
多功能智能建造機(jī)器人系統(tǒng)使用了高清2D相機(jī)、3D相機(jī)等設(shè)備，構(gòu)建出建筑材料及其周圍環(huán)境的精確三維模型。系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別實(shí)訓(xùn)臺(tái)上復(fù)雜環(huán)境中的各種建筑材料，包括建筑材料的形狀、尺寸、位置，為后續(xù)機(jī)械臂的抓取提供精確指導(dǎo)，確保機(jī)械臂在復(fù)雜環(huán)境中也能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、精準(zhǔn)的抓取任務(wù)。
3.建造機(jī)器人系統(tǒng)協(xié)同控制
多功能智能建造機(jī)器人系統(tǒng)基于先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信能力和實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)共享能力，確保機(jī)械臂與系統(tǒng)之間能夠即時(shí)交換狀態(tài)信息、任務(wù)指令及環(huán)境感知數(shù)據(jù)。系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的作業(yè)要求與相機(jī)感知到的現(xiàn)場(chǎng)情況，自動(dòng)向機(jī)械臂分配任務(wù)、規(guī)劃路徑、協(xié)調(diào)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂自主完成砌筑、鋪磚、鋼筋網(wǎng)綁扎等多項(xiàng)作業(yè)功能。
四、主要硬件參數(shù)
1.六軸協(xié)作機(jī)械臂
采用節(jié)卡品牌的C5協(xié)作機(jī)械臂，其末端負(fù)載為5kg，臂展954mmn，滿足項(xiàng)目作業(yè)要求。
2.3D視覺(jué)系統(tǒng)
采用知象科技的Surface HD系列3D相機(jī)，該相機(jī)可滿足從60mm到2600mm測(cè)量距離下的多種工作任務(wù)。在60mm到150mm的工作距離，Surface HD的最高精度可達(dá)0.02mm，適用于精度要求高的芯片、微小元器件的掃描與檢測(cè)作業(yè)。在150mm到1200mm的工作距離，Surface HD可以高效完成相應(yīng)的物流分揀、檢測(cè)、上下料、工件找正、組裝等任務(wù)。在1200mm到2600mm的工作距離，將Surface HD應(yīng)用于對(duì)大中型物體的識(shí)別、檢測(cè)，還可完成路徑規(guī)劃、分揀、碼垛等任務(wù)。
3.深度視覺(jué)系統(tǒng)
深度視覺(jué)系統(tǒng)采用1臺(tái)200萬(wàn)像素深度體感攝像頭，安裝于機(jī)械臂末端，用于目標(biāo)的精確定位與機(jī)械臂引導(dǎo)。攝像頭可兼容ubuntu，linux和樹莓派等操作系統(tǒng)，兼容USB3.0接口協(xié)議，可進(jìn)行深度信息感知、活體識(shí)別等。攝像頭內(nèi)置立體深度算法，可實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的深度感知及更遠(yuǎn)的范圍。通過(guò)校準(zhǔn)，立體深度感知的誤差率低至2%，在室內(nèi)和室外環(huán)境中最遠(yuǎn)可捕獲相距達(dá)10米的數(shù)據(jù)。可進(jìn)行AI視頻圖像分析，拍攝人臉、車輛、儀表設(shè)備等視頻圖像，綜合分析研判，確保場(chǎng)所安全。
4.水平移動(dòng)滑軌
選用水平方向的移動(dòng)滑臺(tái)，搭配光電傳感器，通過(guò)IO控制器接入邊緣計(jì)算終端，實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)模塊的協(xié)同。
5.運(yùn)算單元
采用工業(yè)級(jí)結(jié)構(gòu)，體積小巧，外形緊湊，安裝windows10系統(tǒng)，集成C++、OpenCV等運(yùn)行環(huán)境，支持?jǐn)?shù)字圖像處理、3D視覺(jué)、機(jī)器人等硬件或應(yīng)用的開發(fā)和學(xué)習(xí)。
