機器(qi)人接管醫療領域的拾取和(he)放置任務

Irish Manufacturing Research (IMR) 是(shi)一(yi)家領先的(de)(de)(de)研究和(he)(he)技術(shu)機(ji)(ji)構，在(zai)工業(ye) 4.0 領域提(ti)供范圍廣泛的(de)(de)(de)研究、培(pei)訓和(he)(he)咨詢服務組(zu)合。IMR 為(wei)醫療行業(ye)開(kai)發了一(yi)款經(jing)濟高效(xiao)的(de)(de)(de)解(jie)決(jue)方(fang)案。這款拾(shi)取(qu)和(he)(he)放(fang)置機(ji)(ji)器人專為(wei)自動處理膝關(guan)節植(zhi)(zhi)(zhi)入物等復雜組(zu)件(jian)而設計。在(zai)此之(zhi)前，人工執行這一(yi)任務較為(wei)容易。IMR 高級研究員 Anum Rehman 表(biao)示：“相應(ying)的(de)(de)(de)機(ji)(ji)器人應(ying)用(yong)是(shi)在(zai) Multipix Imaging 和(he)(he) MVTec Software GmbH 的(de)(de)(de)支(zhi)持下開(kai)發的(de)(de)(de)。 MVTec 提(ti)供了必不可少的(de)(de)(de)機(ji)(ji)器視覺(jue)軟(ruan)件(jian)MVTec HALCON。IMR 由此開(kai)發出一(yi)款 3D 機(ji)(ji)器視覺(jue)應(ying)用(yong)，能(neng)夠識別并定(ding)位隨機(ji)(ji)排(pai)列、反(fan)光(guang)且形狀復雜的(de)(de)(de)膝關(guan)節植(zhi)(zhi)(zhi)入物零(ling)件(jian)。這樣(yang)，拾(shi)取(qu)和(he)(he)放(fang)置機(ji)(ji)器人就能(neng)精確地重復抓取(qu)各個組(zu)件(jian)并安全放(fang)下。高品(pin)質的(de)(de)(de)機(ji)(ji)器視覺(jue)軟(ruan)件(jian)是(shi)實施過程中的(de)(de)(de)關(guan)鍵組(zu)成部分(fen)，因為(wei)植(zhi)(zhi)(zhi)入物的(de)(de)(de)表(biao)面性質極(ji)具挑戰性。”

機器視覺軟件(jian)實現自動拾取和放(fang)置應用

單元中是一臺配備有(you)(you)臂端工具(ju)（抓取器(qi)(qi)(qi)）的(de) 6 軸 UR3 機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)。為(wei)提(ti)供均勻的(de)環境照(zhao)明，安裝了環形燈(deng)具(ju)。使用 2D 工業相(xiang)機(ji)(ji)進(jin)行(xing)圖(tu)像采集并實現物體定位。拾取和放置機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)通(tong)過安裝 HALCON 軟件的(de)筆記本電腦(nao)控制(zhi)(zhi)。然后(hou)，通(tong)過 TCP/IP 協議(yi)將已定位零件的(de)坐標發送到機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)控制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)。機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)可以在不碰觸其他植入物的(de)前提(ti)下(xia)獨立拾取所有(you)(you)組件，并根據所屬(shu)位置對其進(jin)行(xing)分類。

毫米級精度的軟硬件交互

實施過程(cheng)中的(de)困難在(zai)于(yu)不同表面(mian)差(cha)異(yi)巨大，從啞光(guang)到高(gao)反光(guang)均有，同時(shi)形狀(zhuang)也(ye)非常復雜。零件必須(xu)以六自(zi)由度 (DoF) 加(jia)工(gong)，精準度需(xu)達到 +/-3 mm。此(ci)外(wai)，還(huan)要(yao)加(jia)上(shang)工(gong)藝環境(jing)帶來(lai)的(de)挑戰：零件被容器(qi)壁遮擋，排列雜亂，并且必須(xu)在(zai)不同尺寸(cun)的(de)容器(qi)中進行抓取和存(cun)放(fang)。此(ci)外(wai)，周期時(shi)間要(yao)少于(yu) 15 秒。最后，客戶需(xu)要(yao)確保(bao)同一套系(xi)統(tong)能夠在(zai)所(suo)有拋光(guang)階段(duan)實施。最后，拾取和放(fang)置機器(qi)人應(ying)當(dang)能夠對半結(jie)構化(hua)配(pei)置的(de)零件進行操作和協作。

強大(da)的(de)機器視覺軟件 MVTec HALCON 賦予(yu)機器人視物能力(li)

拾取(qu)和放置(zhi)應(ying)用使(shi)用的相關 HALCON 技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)是(shi)基(ji)(ji)于(yu)形狀的 3D 匹(pi)配(pei)(pei)(pei)。這種基(ji)(ji)于(yu)形狀的匹(pi)配(pei)(pei)(pei)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)可以準(zhun)確可靠(kao)地找(zhao)到物體。即使(shi)零(ling)件(jian)旋(xuan)轉(zhuan)、縮放、透視失真(zhen)、局部變形、部分(fen)遮(zhe)擋、脫離圖像(xiang)或受到非線(xian)性照明變化的影響，該技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)也能正常工作(zuo)。拾取(qu)零(ling)件(jian)時，2D 相機圖像(xiang)會(hui)提供零(ling)件(jian)的輪(lun)廓(kuo)，用以與(yu) HALCON 中存儲的 3D CAD 配(pei)(pei)(pei)置(zhi)文件(jian)進行比較。軟件(jian)會(hui)在此基(ji)(ji)礎上確定最佳零(ling)件(jian)輪(lun)廓(kuo)，再將相應(ying)的 3D 坐(zuo)標(biao)發送給機器人(ren)。

擁有視(shi)覺(jue)的機器人對于醫療(liao)行(xing)業客戶具有強大說服力

基于機(ji)器(qi)人(ren)的(de)(de)自(zi)動化應(ying)(ying)(ying)用可(ke)在可(ke)靠性、效率和(he)成本(ben)方面滿足 IMR 客戶(hu)的(de)(de)期(qi)望。因此(ci)，IMR 已(yi)經開始(shi)使用機(ji)器(qi)人(ren)和(he) HALCON 機(ji)器(qi)視覺軟(ruan)件開發其他(ta)(ta)項目。Multipix Imaging 的(de)(de) Simon Hickman 也看(kan)到(dao)了自(zi)動化對于其他(ta)(ta)應(ying)(ying)(ying)用和(he)行業的(de)(de)好處：“我們相信，機(ji)器(qi)人(ren)和(he)機(ji)器(qi)視覺軟(ruan)件的(de)(de)結合可(ke)以為更多(duo)的(de)(de)醫療公司帶來效益。例如，我們在質量控制和(he)拾取和(he)放(fang)置機(ji)器(qi)人(ren)應(ying)(ying)(ying)用領域中看(kan)到(dao)了許多(duo)未(wei)來應(ying)(ying)(ying)用。”