机器人技术的飞速发展引领了现代制造业的巨大变革,将计算机视觉和力传感器应用于机器人技术,可以为机器人提供视觉感知和力觉感知功能,提高机器人作业的智能化水平。本文研究的内容是基于视觉和力觉的机器人智能抓取与柔顺放置技术,其中包括三个系统,即视觉感知系统、力觉感知系统和机器人控制系统。视觉感知系统可以实现对多种任意摆放物体的自主检测与定位,力觉感知系统可以在低加速工况下准确检测机器人末端工具与环境间的接触力信息,机器人控制系统根据视觉感知得到的物体位置信息,完成抓取作业,再根据力觉感知得到的物体重力,完成同类型不同质量物体的分类放置,并在放置过程中,通过导纳控制实现机器人的柔顺作业,针对易碎、怕磕碰的物体,具有很好的保护作用。本文依托吉林大学有关机器人技术的国家自然基金项目及相关课题,提出了基于视觉和力觉的机器人智能抓取与柔顺放置技术,论文主要完成的工作如下:1.针对多种物体任意摆放时的机器人抓取任务,本文搭建了基于Kinect的视觉感知系统,即物体检测与定位系统,首先建立SSD物体检测模型,完成对物体的自主检测与识别;然后通过标定技术,得到物体在机器人基坐标系下的坐标;最后机器人根据物体的位置信息,通过逆运动学算法,完成对物体的智能抓取作业。2.为实现机器人与环境的力信息交流,并获取准确的受力感知,本文搭建了基于六维力传感器的力觉感知系统,提出了力传感器的标定与重力补偿算法,充分考虑了机器人底座安装角、力传感器零点数据、末端工具重力等对力传感器读数的影响,使机器人可以获取准确的力觉感知信息。进行了力传感器标定与重力补偿实验,实验结果表明该算法能够提高力传感器的测量精度,可以为机器人提供准确的力觉信息。3.针对机器人放置作业时的柔顺控制任务,本文提出了基于导纳原理的机器人柔顺控制方法,通过将力传感器获取的接触力与期望力的偏差输入导纳控制,使机器人实现力和位置的混合控制,进行了力觉引导示教实验,完成了机器人的多维力控测试,验证了导纳控制算法的实验效果。4.本文搭建了基于EPSON六自由度机器人的智能抓取与柔顺放置实验平台,进行了物体检测与定位实验和机器人抓取与放置实验,实验结果表明本文提出的基于视觉和力觉的机器人智能抓取与柔顺放置技术可以满足预期的研究要求。