在中國千年的白酒發展歷史中,傳統的釀造工藝不斷在保留中創新發展,甑其實是我國古代的蒸食用具,在白酒上甑程序中,甑料被一層層均勻鋪到甑鍋內,保證在不跑汽不壓汽的前提下,使蒸汽從底部一層一層往上滲透,蒸餾出酒甑中的酒精,

圖1-上甑程序
上甑工藝作為釀酒程序中的核心環節,直接決定出酒率和白酒品質,目前大多數白酒酒廠中,上甑程序仍需要大量人工完成,在35~40min的工藝程序中工人們往往要重復成百上千次鏟料、鋪料的動作,搬運的甑料總質量超過2t,

圖2-工人使用簸箕上實作場及簸箕運動軌跡
隨著高精度、高負載工業機器人的發展,工業機器人替代人工完成上甑程序成為了可能,現有的釀造上甑機器人往往按照預定軌跡執行,根據鋪滿每層甑料設計鋪料結構,但在部磁區域由于姿態限制難以完成漏氣補料任務,與人工上甑工藝區別較大,

圖3-NOKOV度量動作捕捉軟體畫面
為了在上甑工葉訓節盡可能接近人工手法,保證人工工藝的傳承,上海交通大學的研究人員分析了上甑師傅典型的作業手法,設計一套面向上甑工藝的機器人作業系統,研究人員在上實作場布置了6臺NOKOV度量光學動作捕捉鏡頭,在簸箕的邊緣粘貼三個反游標識點,通過跟蹤反游標識點來采集上甑程序中簸箕的空間運動軌跡,對人工上甑程序進行動作資料采集,作為原始示教軌跡,

圖4-作業空間俯視圖
由于人工操作沒法實作每次上甑鋪灑動作完全一致,研究人員提出一種基于樣條曲線-高斯概率模型的上甑軌跡泛化編碼演算法,將NOKOV度量動作捕捉系統采集到的現場上甑示教軌跡匯入泛化模型,得到工人上甑工藝在空間中的軌跡特征,

圖5-上甑機器人作業實景
之后研究人員對上甑區域進行了分割,計算每個區域的鋪灑軌跡,并設計了上甑機器人作業系統,作業系統由六軸工業機器人作為執行器,搭載甑料流速可控的末端料斗機構,

圖6-上甑機器人作業空間三維視圖
通過計算在每個區域的最大速度,結合料斗機構的伺服性能,制定上甑作業的控制策略,最終實作了接近人工上甑工藝的效果,
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參考文獻:
[1]楊藝,王宏彬,張栗寅,劉超,盛鑫軍.面向上甑工藝的機器人作業系統研究[J].科學技術與工程,2021,21(36):15516-15528.
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