Agarrar, mover, colocar

Un robot automatiza los procesos de recogida y colocación con procesamiento de imágenes asistido por inteligencia artificial

Las aplicaciones de "pick and place" son un campo de aplicación clave de la robótica. A menudo se utilizan en la industria para acelerar los procesos de montaje y reducir las tareas manuales, un tema apasionante para los estudiantes del máster de informática del Instituto de Fabricación Optimizada de Datos de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Kempten. Han desarrollado un robot que optimiza los procesos mediante el uso de inteligencia artificial y visión por ordenador. A partir de un plano de montaje, el sistema es capaz de recoger componentes individuales y colocarlos en una posición predefinida, de forma similar a un rompecabezas. A continuación, un empleado puede pegar las piezas manualmente.

Dos cámaras industriales IDS ofrecen la información de imagen necesaria

Con la ayuda de dos cámaras uEye XC y el procesamiento de imágenes asistido por inteligencia artificial, el sistema analiza el entorno y calcula con precisión las coordenadas de recogida y depósito. Una de las cámaras se colocó sobre la mesa de trabajo y la otra sobre el punto de extracción. En concreto, una canalización de IA procesa las imágenes de las dos cámaras en varios pasos para determinar la posición y orientación exactas de los objetos. Mediante algoritmos de visión por ordenador y redes neuronales, el sistema reconoce las características relevantes, calcula los puntos de agarre óptimos y genera coordenadas precisas para coger y colocar los objetos. El sistema también identifica las piezas de forma inequívoca segmentando su superficie y comparando los contornos con una base de datos. Además, utiliza los resultados para permitir una aproximación de las piezas que ya se han almacenado. La solución de automatización reduce así la dependencia de los conocimientos de los expertos, acorta los tiempos de proceso y contrarresta la escasez de mano de obra cualificada.

Requisitos de la cámara

La interfaz, el sensor, el tamaño y el precio fueron los criterios decisivos para la elección del modelo de cámara. La uEye XC combina la facilidad de uso de una webcam con las prestaciones de una cámara industrial. Para su funcionamiento sólo se requiere una conexión por cable. Equipada con un sensor onsemi de 13 MP (AR1335), la cámara con autoenfoque ofrece imágenes y vídeos de alta resolución. Un objetivo macro intercambiable permite reducir la distancia del objeto, lo que hace que la cámara sea adecuada para aplicaciones de corto alcance. Su integración también fue muy sencilla, como explica Raphael Seliger, asistente de investigación de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Kempten: "Conectamos las cámaras a nuestro backend Python a través de la interfaz IDS peak".

Perspectiva

En el futuro, el sistema se perfeccionará utilizando el aprendizaje por refuerzo, un método de aprendizaje automático basado en el método de ensayo y error. "Nos gustaría ampliar las funciones de IA para que los procesos de recogida y colocación sean más inteligentes. Puede que necesitemos una cámara adicional directamente en el brazo del robot", explica Seliger. También está prevista una comprobación automática de la precisión de las piezas depositadas. A largo plazo, el robot debería ser capaz de realizar todos los pasos necesarios de forma autónoma utilizando únicamente el plano de montaje.

Información sobre las cámaras uEye XC

Imágenes (© Universidad de Ciencias Aplicadas de Kempten):