机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (15): 324-333.doi: 10.3901/JME.260324
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王辉强1, 李祥飞1, 赵欢1, 李楠2, 袁惯喆1, 丁汉1
WANG Huiqiang1, LI Xiangfei1, ZHAO Huan1, LI Nan2, YUAN Guanzhe1, DING Han1
摘要: 汽车行业轮胎总成拆垛工序中,工件负载重,工序时效性与稳定性要求严苛,同时由于工件摆放位置浮动,难以采用机器人示教方法进行高效自动化拆垛。现有主流的人工拆垛及桁架吊装助力设备方式自动化程度低;为满足时效性要求,人工拆垛方式劳动强度大、人力成本高,同时存在短期物料坠落风险及长期劳损安全隐患。为此,提出了一种使用工业机器人与面结构光相机对轮胎总成空间位姿识别及自动化拆垛方法。本方法针对轮胎总成及其料笼空间堆叠特征与拆垛工序要求,设计了点云测量及数据预处理过程,以确保其数据完整与后续计算精度,其次因轮胎总成表面非简单参数化模型外表,通过轮胎总成几何特点与工件点云协方差矩阵计算及法矢量滤波实现了点云边界修整,设计了目标工件空间位姿计算过程,以满足其工序自动化需求。最后,以工业机器人与面结构光相机为主体建立实验平台,利用本文所提测量及计算过程实现轮胎总成空间位姿计算。通过重复试验验证,结果表明所提出的轮胎总成空间位姿识别方法能够有效实现轮胎总成拆垛工序自动化,包括识别准确率100%,重复精度小于±5 mm,平均单层多个目标位姿计算时间小于1.2 s,测量、计算及机器人拆垛总工序用时小于13 s每工件。
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