機(jī)器人接管醫(yī)療領(lǐng)域的拾取和放置任務(wù)

Irish Manufacturing Research (IMR) 是一家領(lǐng)先的研究和技術(shù)機(jī)構(gòu)，在工業(yè) 4.0 領(lǐng)域提供范圍廣泛的研究、培訓(xùn)和咨詢服務(wù)組合。IMR 為醫(yī)療行業(yè)開發(fā)了一款經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。這款拾取和放置機(jī)器人專為自動(dòng)處理膝關(guān)節(jié)植入物等復(fù)雜組件而設(shè)計(jì)。在此之前，人工執(zhí)行這一任務(wù)較為容易。IMR 高級(jí)研究員 Anum Rehman 表示：“相應(yīng)的機(jī)器人應(yīng)用是在 Multipix Imaging 和 MVTec Software GmbH 的支持下開發(fā)的。 MVTec 提供了必不可少的機(jī)器視覺軟件MVTec HALCON。IMR 由此開發(fā)出一款 3D 機(jī)器視覺應(yīng)用，能夠識(shí)別并定位隨機(jī)排列、反光且形狀復(fù)雜的膝關(guān)節(jié)植入物零件。這樣，拾取和放置機(jī)器人就能精確地重復(fù)抓取各個(gè)組件并安全放下。高品質(zhì)的機(jī)器視覺軟件是實(shí)施過程中的關(guān)鍵組成部分，因?yàn)橹踩胛锏谋砻嫘再|(zhì)極具挑戰(zhàn)性?！?/p>

機(jī)器視覺軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)拾取和放置應(yīng)用

單元中是一臺(tái)配備有臂端工具（抓取器）的 6 軸 UR3 機(jī)器人。為提供均勻的環(huán)境照明，安裝了環(huán)形燈具。使用 2D 工業(yè)相機(jī)進(jìn)行圖像采集并實(shí)現(xiàn)物體定位。拾取和放置機(jī)器人通過安裝 HALCON 軟件的筆記本電腦控制。然后，通過 TCP/IP 協(xié)議將已定位零件的坐標(biāo)發(fā)送到機(jī)器人控制器。機(jī)器人可以在不碰觸其他植入物的前提下獨(dú)立拾取所有組件，并根據(jù)所屬位置對(duì)其進(jìn)行分類。

毫米級(jí)精度的軟硬件交互

實(shí)施過程中的困難在于不同表面差異巨大，從啞光到高反光均有，同時(shí)形狀也非常復(fù)雜。零件必須以六自由度 (DoF) 加工，精準(zhǔn)度需達(dá)到 +/-3 mm。此外，還要加上工藝環(huán)境帶來的挑戰(zhàn)：零件被容器壁遮擋，排列雜亂，并且必須在不同尺寸的容器中進(jìn)行抓取和存放。此外，周期時(shí)間要少于 15 秒。最后，客戶需要確保同一套系統(tǒng)能夠在所有拋光階段實(shí)施。最后，拾取和放置機(jī)器人應(yīng)當(dāng)能夠?qū)Π虢Y(jié)構(gòu)化配置的零件進(jìn)行操作和協(xié)作。

強(qiáng)大的機(jī)器視覺軟件 MVTec HALCON 賦予機(jī)器人視物能力

拾取和放置應(yīng)用使用的相關(guān) HALCON 技術(shù)是基于形狀的 3D 匹配。這種基于形狀的匹配技術(shù)可以準(zhǔn)確可靠地找到物體。即使零件旋轉(zhuǎn)、縮放、透視失真、局部變形、部分遮擋、脫離圖像或受到非線性照明變化的影響，該技術(shù)也能正常工作。拾取零件時(shí)，2D 相機(jī)圖像會(huì)提供零件的輪廓，用以與 HALCON 中存儲(chǔ)的 3D CAD 配置文件進(jìn)行比較。軟件會(huì)在此基礎(chǔ)上確定最佳零件輪廓，再將相應(yīng)的 3D 坐標(biāo)發(fā)送給機(jī)器人。

擁有視覺的機(jī)器人對(duì)于醫(yī)療行業(yè)客戶具有強(qiáng)大說服力

基于機(jī)器人的自動(dòng)化應(yīng)用可在可靠性、效率和成本方面滿足 IMR 客戶的期望。因此，IMR 已經(jīng)開始使用機(jī)器人和 HALCON 機(jī)器視覺軟件開發(fā)其他項(xiàng)目。Multipix Imaging 的 Simon Hickman 也看到了自動(dòng)化對(duì)于其他應(yīng)用和行業(yè)的好處：“我們相信，機(jī)器人和機(jī)器視覺軟件的結(jié)合可以為更多的醫(yī)療公司帶來效益。例如，我們?cè)谫|(zhì)量控制和拾取和放置機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域中看到了許多未來應(yīng)用?！?/p>