采用Ensenso 3D相机进行单件物品拾取的机器人解决方案，能够全自动抓取未知物体且无须事先训练

3D Ensenso Ensenso N Mikado ARC 人工智能智能物流机器人

从散装材料中全自动拾取未知产品

2021年03月16日

机器人独立作业

在内部物流领域，最近几年，无论是在行业期刊还是在展会上，关于机器人技术的讨论异常火爆。其中大多数讨论都集中于经典六轴铰接式机器人，解决方案提供商正在努力寻找方法，将这种机器人从生产环节应用至物流领域。目标：全自动小零件拣选。而采用机器人方案背后的主要诱因是劳动力短缺，所面临的挑战并非设计机器人或抓手这样的技术部件，而是要考虑整体的经济可行性。由于机器人只能处理每个品类中的一部分物品，而同时存在着平行的货物流，因此在货物流、库存、同步和整合方面可能存在风险。

德国皮尔马森斯的psb intralogistics GmbH的＂autopick＂拾取机器人可以应对这一挑战。其核心是全自动拣选单件物品的解决方案，包括一个配有抓手的机器人、支持整个系统的IT网络和一个强大的图像处理系统——配备了两台来自IDS Imaging Development Systems GmbH的Ensenso 3D相机。

应用

视觉系统充当机器人的眼睛。它检测源容器中待处理物体的可抓取表面，并计算出机器人的抓取点和无碰撞路径。这确保了机器人能从散装材料中拾取未知产品，并将其放入目标箱中填充量最低的区域。真空杯确保在抓取各个物体时动作轻柔。无需事先对各个产品进行“示教”。此多功能抓手均可针对具有多样化包装单元的各种各样的物品（无论是药瓶还是茶包）进行专门设计。系统会逐步学习最适合用于各种物品的抓手。程控系统可实现的拾取性能在很大程度上取决于抓取对象的特性，每小时可抓取300到500件。

两台Ensenso N35 3D相机为系统提供必要的图像数据。所有Ensenso 3D相机均根据“投影纹理立体视觉”方法进行作业。每种型号都使用两个CMOS传感器和一个投影仪，即使在恶劣的照明条件下，该投影仪也可以将高对比度的结构投影到要捕捉的物体上。Ensenso相机采用模仿人类视觉的立体视觉技术。所得成果是以3D点云作为获取所需的空间物体信息的基础。

为将相机集成到自动拣选机器人中，psb intralogistics使用了Ensenso SDK软件。除了简单的设置向导和支持3D相机的相机校准功能外，它还包括基于GPU的图像处理选项，可以更快的进行3D数据处理。

在多相机操作模式下，Ensenso SDK还可以输出所有相机的单个3D点云（在这种情况下必需）以及多重视角下的实时3D点云合成。

在机器人手臂路径规划中，第一台相机安装在源盒上方，以便将后者视为碰撞目标。此处显示未知部分，并生成用于搜索合适拾取点的点云。后者是借助isys vision的Mikado ARC（自适应机器人控制）软件完成的。它将Ensenso的3D立体视觉相机技术与易于配置的自适应机器人控制器相结合。这样就形成了一个完整的3D机器人视觉解决方案，该解决方案可通过支持自动拾取功能的自主作业机器人进行料箱拣选和零件处理。该解决方案没有遵循预先确定、预先学习和明确定义的路径，而是在工作空间中进行独立定位，并对各种情况自主做出反应。

第二台相机安装在目标盒上方。它负责搜索空闲的存储位置。另外还确定了盒子内容的Z高度，以便在确定存储位置时能够考虑到这一点。目标盒内空间的均匀占用和产品的小心轻放至关重要。拾取易碎物件时，小心轻放这一点尤为重要。为了优化周期时间，图像采集与机器人的动作不同步。

多功能真空杯确保在抓取各种各样物品时动作轻柔 — 两台Ensenso 3D相机为系统提供基本的图像数据

“我们选择Ensenso N35相机是因为其紧凑的设计和较高的点云质量。若考虑到视场这一点，N系列相机则是不二之选。”

— psb intralogistics的系统经理 —

psb intralogistics的系统经理解释说：“相机的配置可以根据各自的产品组合进行简单而精确的调整，甚至可以在过程中进行调整。”拾取点信息和拣货单通过接口与仓库管理系统进行交换。

应用前景

在线交易未来仍有强劲增长。同时，电商行业的发展却愈加艰难。因此，企业需要不断创新内部物流技术来保持竞争力。与此同时，目前几乎没有任何一个行业像物流行业一样，由于缺乏合适的年轻人才而面临困境。因此，拾取机器人的经济效益非常可观，从中长期投资回报来看，将永远占有一席之地。人工智能的基本解决方案将学习以可靠而精确的方式，来应对除抓取之外的其他挑战——无论是独立作业还是与人类合作。使用3D相机进行图像处理，相较于其他方式，能提供决定性的概览和必要的安全性。