零件的视觉定位与抓取方法

零件是否能被识别？大部分零件都是可以被识别的，但是仍然有一些重要的限制。一个可以被SCAPE系统识别的零件需要满足如下这些要求： ?零件必须是刚性的（没有铰链或其他可能的变形） ?零件必须是不透明的（透明的玻璃或塑料无法识别） ?同一批零件内各零件必须相似程度比较高（水果不满足该条件） ?零件不能有镜面表面（SCAPE系统可以应对反光较强的表面，但不能是镜面）此外，如果零件“开口”面积极大，且没有任何明显的表面，一般来说都无法对其识别。示例请见以下图片。请注意下面的很多零件其实比较反光，但是SCAPE系统仍可以对其进行识别。

Bin-Picking目标零件，除了右上两个标有红叉的零件意外，所有零件都可以使用SCAPE系统完成Bin-Picking工作。这两个零件无法处理原因是，他们都没有明显的连续表面，并且可以顶部的零件下方见到非常多的其余零件。零件是不是可以从所有方向被抓取？在对乱序放置的零件使用料框抓取时，零件可以从所有方向进行抓取这一点非常重要。如果从某一面或者某一角度无法对零件进行抓取，那么可能会出现如下结果：?在特定方向上无法抓取靠近箱壁或在角落中的零件； ?在料框抓取过程中，系统可能会遇到某一层零件都处于无法进行抓取的姿态； ?如果客户要求必须基本抓完料箱中的所有零件，那么有极大的可能无法达到这个要求，因为很多剩余的零件都处于无法抓取的姿态。 由于6关节机器人的限制以及撞到未见零件的风险，Bini-Picking过程中，工具单元（包括抓手）*多允许偏离垂直方向40度。 通过使用SCAPE Part Training Studio可以很容易的定义所有这些变化。此外，系统还可以将对称性考虑在内，（一个圆形的吸盘具有完全的旋转对称性，而两指抓手则具有二重对称性（旋转180度））。通过考虑对称性，系统可以将工具单元旋转至一个不会碰撞料箱的角度。 抓手有很多类型，Scape倾向于选择如下这些抓手，*先列出的是我们优先选择的类型：1. 圆形真空吸盘。这种抓手具有很大的灵活性（可以表面垂直方向偏移很大角度），并且具有完全的旋转对称性。所选的真空吸盘应该至少有2.5层波纹，以便提供尽可能大的灵活性。此外，该抓手也是性价比*高的。 2. 圆形磁性抓手。它可以提供更强的吸力（大约两倍于真空吸盘）；但是它灵活性相较真空吸盘要差（抓取角度必须与垂直方向非常接近）。为了使磁性吸盘尽可能灵活，Scape开发了一种特殊的安装机构，缺点就是性价比不如真空吸盘。 3. 简单直手指。这种手指我们指的是两个平行的没有任何弯曲的手指抓手，它可以用来夹持零件的某些边缘位置。在有合适的空位时，手指抓手还可以用来从空位内侧进行抓取。实际上，比起从零件边缘进行抓取，从内侧进行抓取是更好的选择，因为这种方式受到周边零件干扰的可能性会小的多。这种指型抓手与第*种真空吸盘相比，缺点是直线手指需要使用直线抓手驱动器及昂贵的碰撞传感器，同时它需要占用更多的空间并且只有二重对称性（旋转180度）。4. 定制手指。某些情况下，系统有必要使用定制的手指。一个例子就是，零件有很多厚度不同的位置可以用来抓取。这时，手指可能需要设计为“两层”以对应不同的厚度（直线抓手驱动器不一定总有合适的行程）。当然，这会是成本更高，且仍需要使用直线抓手取东西及碰撞传感器。 5. 延长的磁性抓手。某些时候，单个圆形的磁性抓手可能不足以提供足够的吸附力，这种情况下，Scape可以提供一种延长的磁性抓手搭配（两个圆形磁性抓手紧挨彼此）。好处是，可以提供两倍的抓取力量，缺点就是需要占用更多的空间且只有二重对称性（旋转180度）。 6. 其他抓手。极少见的情况下，必须设计新类型的抓手。比如说，Scape为圆柱形零件定制开发了一种“两级”抓手，由真空吸盘及跟随其后的指型抓手构成（见后续图例）。以上所列的优先级并非需要严格遵守。某些类型的抓手其实优先级差别不大，比如说2和3。但是非常肯定的一点是，如果我们可以使用圆形真空吸盘完成料框抓取工作，那么我们一定会选择它。以下为不同料框抓取用抓手的图示。 

定制手指示例，左侧的手指用来抓取零件上有特定直径的圆形部分。右侧的手指则用来从零件空位内侧进行抓取，该抓手前段被设计成阶梯状（红圈处），因此可以适应两种不同直径的孔位（需要算上执行器的行程）。但是这种设计带来的一个缺点就是，当使用抓手后面一段时（即远离指尖的部分），手指的外部需要穿过目标零件较多，这可能会带来碰撞障碍的问题。

磁性抓手示例，该磁性抓手使用两个圆形磁性抓手构成了一个延长行的抓手，以获得更高的抓取力量。这个抓手安装在一套弹簧系统上，以允许抓手在接近位姿并不垂直于目标表面的情况下，仍然可以对正抓取位置。自对齐能力对磁性抓手异常重要，因为磁力随着磁体与目标表面距离的增加会显著下降。

一套安装有三个抓手的工具单元的示例（还安装有一套结构光扫描仪）。由于该项目中不允许发生零件有较大的晃动，因此工具单元底部的真空吸盘配有逆止器用来确保更稳定的抓取。左侧的三只抓手用于从零件空位内侧进行抓取（该空仅有几毫米深）。最后右侧的抓手并不是用于料箱抓取工作，而是用来完成工作单元中的其他任务。阅读75