基于圖像識別技術的機械手臂過角度判斷論文

　　針對傳統方法容易受到噪聲及外界條件的干擾,判斷時誤差較大、無法有效實現機械手臂過角度的判斷的問題。提出采用機械手臂過角度判斷方法,通過最大類間方差法計算機械手臂圖像的自適應閾值,完成圖像分割。利用中值濾波法對圖像進行濾波,完成對圖像的膨脹處理。

　　前言

　　作為一種智能化水平較高的消費制造工具，智能機械手臂在近期得到了普遍的應用和長足的開展。研討智能機械手臂的外型設計，可以更好地完善機械手臂的外觀，從而更好地與其功用相交融。本文從引見其外型設計的特性著手研討。

　　1.智能機械手臂外型設計特性

　　1.1功用原理對外型的影響

　　智能機械手臂的功用依附于機構工作原理而完成。目前市場上常見的機械手臂有多軸和三軸等，特別以六軸機械手臂應用較為普遍。在外型設計時需先肯定機械手臂大致形態與構造比例，再思索各個關節的銜接方式、外型元素、細節形態及圖形化設計等。機械手臂外型可采用全包裹式或半包裹式，雙臂式或單臂式，都以功用需求為外型根底。產品形態是表達產品設計思想與完成產品功用的言語和媒介。在外型創新的過程中，思索機械手臂的關節構造及傳動規律，在此根底上停止外型設計才具有實踐意義。

　　1.2外型特性比照剖析

　　（1）同一品牌的產品設計具有家族化顏色偏好及外型曲線偏好，在保證功用與審美的根底上融入產品族外型基因。產品族設計是企業競爭的有效手腕，使產品能取得統一的家族特征。

　　（2）輕載機械手臂與重載機械手臂的外型元素選擇具有差別性，輕載機械手臂注重靈敏準確，因而多采用線元從來塑造，強調形態的輕松、靈動，采用雙臂設計將關節電機內置;重載機械手臂注重力氣感與平安牢靠性，外型多采用體元素與較寬大的面元從來凸顯產品厚重感。同時采用較大的基座設計，一方面契合載重需求，另一方面使視覺重心下移，降落的視覺感官是穩定、牢靠的，凸顯了外型的力氣感，增加人對機械手臂載重牢靠性的心理感受。

　　2.智能機械手臂設計中的主要構成

　　2.1執行機構

　　（1）手部：手部裝置在手臂的前端。手臂的內孔中裝有傳動軸，可把運用傳給伎倆，以轉動、伸曲伎倆、開閉手指。機械手手部的結構系模擬人的手指，分為無關節、固定關節和自在關節三種。手指的數量又可分為二指、三指、四指等，其中以二指用的最多。可依據夾持對象的外形和大小裝備多種外形和大小的夾頭以順應操作的需求。

　　（2）手臂：手臂的作用是引導手指精確地抓住工件，并運送到所需的位置上。為了使機械手可以正確地工作，手臂的三個自在度都要準確地定位。

　　（3）軀干：軀干是裝置手臂、動力源和各種執行機構的支架。

　　2.2驅動機構

　　（1）液壓驅動式：液壓驅動式機械手通常由液動機、伺服閥、油泵、油箱等組成驅動系統，由驅動機械手執行機構停止工作。通常它的具有很大的抓舉才能，其特性是構造緊湊、動作平穩、耐沖擊、耐震動、防爆性好，但液壓元件請求有較高的制造精度和密封性能，否則漏油將污染環境。

　　（2）氣壓驅動式：其驅動系統通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機組成，其特性是氣源便當、動作疾速、構造簡單、造價較低、維修便當。但難以停止速度控制，氣壓不可太高，故抓舉才能較低。

　　（3）電氣驅動式：電力驅動是機械手運用得最多的一種驅動方式。其特性是電源便當，響應快，驅動力較大，信號檢測、傳動、處置便當，并可采用多種靈敏的控制計劃。

　　2.3控制系統

　　控制系統可依據動作的請求，設計采用數字次第控制。它首先要編制程序加以存儲，然后再依據規則的程序，控制機械手停止工作程序的存儲方式有別離存儲和集中存儲兩種。別離存儲是將各種控制要素的信息分別存儲于兩種以上的存儲安裝中，如次第信息存儲于插銷板、凸輪轉鼓、穿孔帶內;位置信息存儲于時間繼電器、定速回轉鼓等;集中存儲是將各種控制要素的信息全部存儲于一種存儲安裝內，如磁帶、磁鼓等。這種方式運用于次第、位置、時間、速度等必需同時控制的場所，即連續控制的狀況下運用。

　　3.外型設計規律剖析

　　3.1形態仿生曲線運用

　　機械手臂形態設計要表現力氣與美感的雙重訴求，需從點、線、面、體等形態元素中表現。德國KUKA公司推出的重載機械手臂承載力可達1300kg，外形采用了仿生學設計，曲線較為平滑、伸展流利、整體感強，充溢了向上的張力。瑞士ABB公司的重載機械手臂，最大承載力500kg，相比之下，該形態曲線轉機較多，大量折線的運用使機體輪廓線較為瑣碎，削弱了機體線條的流利性。

　　3.2顏色運用

　　顏色依附于產品形態而存在，人對外型設計的第一印象來自其顏色。機械手臂普通采用具有一定辨識度的顏色作為產品主色彩，加強品牌的辨認度。意大利COMAU公司消費的機械手臂，選用紅色作為主色彩，表現了意大利文化中的豪放、熱情;德國KUKA公司消費的輕載機械手臂，選用淡色為主色彩，表達質輕、高效、靈動的特征，同時可緩和視覺慌張感，部分采用高純度亮色作為裝點，強化視覺中心，加強產品的顏色節拍感。產品顏色的選擇需思索與環境色的搭配，可使場景功用辨別明白，顏色比照清楚，營造嚴謹的工作環境。

　　3.3資料與質感的運用

　　機械手臂的外殼資料需保證一定的強度請求，并表現材質感。德國KUKA公司消費的工業機械手臂，采用新型碳纖維增強資料，機身質量較輕但強度卻很高，同時能堅持具有一定光澤度的質感。日本YASKAWA公司仿生家用雙臂機器手，機身采用啞光淡色塑料，手臂采用高光澤度亮色塑料，給人輕巧、親和的覺得。

　　4.完畢語

　　經過對智能機械手臂外型設計的相關研討，我們能夠發現，作為一種實踐應用效果良好的人工替代工具，智能機械手臂的外型能夠停止更深度的優化。有關人員應該依據智能機械手臂的實踐應用環境，研討制定最優化的外型設計計劃。

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