本次设计主要以Linkhou机器人公司的四轴工业机器人，海康威视与康达标公司生产的工业视觉以及Linkhou视觉软件开发模块为软件支撑，以编码器，传送带为基础设施，对其整体进行系统化设计，构建一款具备实时定位追踪和动态抓取的工业机器人。其中四轴机器人作为机械手臂，工业相机，光源及控制器为基础组成视觉系统，通过机器人和视觉的开发软件模块进行手眼标定，实现图像坐标到机械坐标之间的坐标转换与图像识别功能。利用机器人与视觉通讯连接和机器人皮带跟踪功能，进行系统集成，实现对工件的实时定位追踪与动态抓取两大功能。通过对识别与抓取精度的不断调试，最终完成机器人对工件的精准抓取。
目录
一、引言 1
二、工业机器人实时定位追踪与动态抓取系统的工作原理 2
（一）工业机器人实时定位追踪系统 2
（二）工业机器人动态抓取系统 2
三、工业机器人实时定位追踪与动态抓取系统的硬件系统设计 3
（一）工业机器人系统及选型 3
（二）机器视觉的选型 6
四、工业机器人与机器视觉的关联 9
（一）工业机器人与机器视觉之间的网路通讯建立 9
（二）工业机器人与机器视觉之间的IO通讯建立 9
五、工业机器人实时定位追踪与动态抓取系统的功能实现 10
（一） 工业机器人工具坐标及用户坐标的建立 10
（二） 工业机器人系统上位机软件内部参数配置 12
（三） 编码器标定 13
（四） 手眼标定 13
（五） 程序设计 14
六、实验与结果 17
总结 18
参考文献 19
谢辞 20
一、引言
工业机器人源于20世纪60年代，并在之后得到迅速发展。1972年，我国开始研制自己的工业机器人。90年代初期，我国掀起经济体制改革浪潮，工业机器人在国内得到大力发展，先后研制出焊接、装配、喷涂、切割、搬运、包装码垛等具有各种用途的工业机器人。在进入21世纪后，我国开始了加速工业化时期，工业机器人已经成为智能制造的核心，是工业现代化的重要标志。
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可以显著提高工业产品的产量和质量，降低生产成本。工业机器人在汽车装配、机械制造与制造、化工制造、标准装配作业、危险条件下的设备安装、极端工况下的作业等方面发挥着重要作用。
然而，工业机器人能否代替各个领域的繁琐工作，取决于程序员通过编程训练来预设工作路径和工作机器人的工作模式。这种类型的工业机器人不能满足小批量和某些类型的智能生产要求。现代工业机器人更加注重智能和交互性，这也就对机器人的性能有了更高的要求，需要应对各种复杂的工作环境，迫切需要进行系统高度集成。让工业机器人配有视觉引导系统，大大提高了机器人的智能性及工作效率，传统的这种类型的机器人只能实现对静态工件物料的识别抓取，并不能实现对其进行动态抓取。
本次设计以此为背景展开，设计一种配有视觉导航系统，具有特定的处理和图像分析能力，具有特定的感知和决策能力，并且能够对运动中的目标工件实行动态抓取的工业机器人，并对其定位追踪系统和动态抓取系统进行详细的设计。
二、工业机器人实时定位追踪与动态抓取系统的工作原理
（一）工业机器人实时定位追踪系统
1.工业机器人实时定位追踪系统的组成
工业机器人实时定位追踪系统主要由机器视觉即工业相机，镜头，光源，控制器和软件模块组成，以此引导机器人运作。
2. 机器视觉的概念及工作原理
机器视觉是指用相机替代人的眼睛来对物体做相应的判断处理。机器视觉应用广泛，涵盖了军事，农业，工业，医药等各行业。机器视觉系统中，机器视觉产品（图像摄取装置，有CMO和CCD两种）将被摄取目标物体经过处理转换成图像信号，传输给专用的图像处理器，根据像素的分布和亮度、色度等信息将其转换为数字信号，图像处理系统对此信号进行算法运算来筛选出目标物体的特征，根据判别的结果来传输给外围设备来达到引导或者控制外围设备动作的目的（如图212所示）。
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图212 工业视觉的工作原理
3.工业机器人实时定位追踪系统的设计概述
本次设计中，工业机器人的正常工作首先需要启动实时定位追踪系统。需要完成机器人工件工具坐标系和视觉的标定，实现机器人与视觉系统的连接，通过定位追踪系统不断地识别目标工件并采集工件的图像、位置等信息，再传输到图像处理器进行运算处理，将目标工件的图像坐标转换为机器人所需要的机械坐标，通过机器人系统与视觉系统的连接，传输到机器人以此来引导机器人运作。
（二）工业机器人动态抓取系统
1.工业机器人动态抓取系统的组成
工业机器人动态抓取系统主要由工业机器人及其开发件模块，编码器及传送带组成，实现机器人动态抓取功能。
2. 工业机器人动态抓取系统的工作原理
利用安装在电机上的编码器进行位置测算，电机在托动传送带转动时，编码器会跟随电机运行从而接受脉冲并将此脉冲信号不断地传送到机器人控制器内部，从而实时测算物料在传送带上运动的距离，在实时定位系统定位出来的坐标值上进行补偿，得到机器人的实际抓取点位并实现动态抓取。
3. 工业机器人动态抓取系统的设计概述
本次设计中，工业机器人实现动态抓取需要设置机器人的皮带跟踪功能。工业机器人开发软件模块进行内部参数即皮带跟踪功能的配置并进行编码器标定。实现机器人与编码器之间的关联测算工件移动距离，从而结合定位追踪系统测算工件的位置进行补偿，完成对目标工件的动态抓取。
三、工业机器人实时定位追踪与动态抓取系统的硬件系统设计
（一）工业机器人系统及选型
由于工业机器人涵盖了机械、电子、控制、计算机等多种技术，本次设计工业机器人必须满足指定具体参数，定义后续实时位置跟踪系统和动态抓取系统的结构。经过众多机器人参数对比，决定工业机器人采用Linkhou四轴工业机器人，其模型如图31所示。

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