機器人接管醫療領域的拾取和放置任務

Irish Manufacturing Research (IMR) 是一家領先的研究和技術機構，在工業 4.0 領域提供范圍廣泛的研究、培訓和咨詢服務組合。IMR 為醫療行業開發了一款經濟高效的解決方案。這款拾取和放置機器人專為自動處理膝關節植入物等復雜組件而設計。在此之前，人工執行這一任務較為容易。IMR 高級研究員 Anum Rehman 表示：“相應的機器人應用是在 Multipix Imaging 和 MVTec Software GmbH 的支持下開發的。 MVTec 提供了必不可少的機器視覺軟件MVTec HALCON。IMR 由此開發出一款 3D 機器視覺應用，能夠識別并定位隨機排列、反光且形狀復雜的膝關節植入物零件。這樣，拾取和放置機器人就能精確地重復抓取各個組件并安全放下。高品質的機器視覺軟件是實施過程中的關鍵組成部分，因為植入物的表面性質極具挑戰性。”

機器視覺軟件實現自動拾取和放置應用

單元中是一臺配備有臂端工具（抓取器）的 6 軸 UR3 機器人。為提供均勻的環境照明，安裝了環形燈具。使用 2D 工業相機進行圖像采集并實現物體定位。拾取和放置機器人通過安裝 HALCON 軟件的筆記本電腦控制。然后，通過 TCP/IP 協議將已定位零件的坐標發送到機器人控制器。機器人可以在不碰觸其他植入物的前提下獨立拾取所有組件，并根據所屬位置對其進行分類。

毫米級精度的軟硬件交互

實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，同時形狀也非常復雜。零件必須以六自由度 (DoF) 加工，精準度需達到 +/-3 mm。此外，還要加上工藝環境帶來的挑戰：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行抓取和存放。此外，周期時間要少于 15 秒。最后，客戶需要確保同一套系統能夠在所有拋光階段實施。最后，拾取和放置機器人應當能夠對半結構化配置的零件進行操作和協作。

強大的機器視覺軟件 MVTec HALCON 賦予機器人視物能力

拾取和放置應用使用的相關 HALCON 技術是基于形狀的 3D 匹配。這種基于形狀的匹配技術可以準確可靠地找到物體。即使零件旋轉、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，該技術也能正常工作。拾取零件時，2D 相機圖像會提供零件的輪廓，用以與 HALCON 中存儲的 3D CAD 配置文件進行比較。軟件會在此基礎上確定最佳零件輪廓，再將相應的 3D 坐標發送給機器人。

擁有視覺的機器人對于醫療行業客戶具有強大說服力

基于機器人的自動化應用可在可靠性、效率和成本方面滿足 IMR 客戶的期望。因此，IMR 已經開始使用機器人和 HALCON 機器視覺軟件開發其他項目。Multipix Imaging 的 Simon Hickman 也看到了自動化對于其他應用和行業的好處：“我們相信，機器人和機器視覺軟件的結合可以為更多的醫療公司帶來效益。例如，我們在質量控制和拾取和放置機器人應用領域中看到了許多未來應用。”