CN116021250B - 智能装配系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能装配系统，包括：语音系统、视觉系统、决策系统、电控系统、物料系统、机械操作台和协作机器人；语音系统将内容数据发送至决策系统；视觉系统将图像数据发送至决策系统；物料系统将物料状态数据发送至电控系统；机械操作台将自身的操作台状态数据发送至电控系统；电控系统将总状态数据反馈至决策系统；决策系统用于根据所接收到输入数据，生成相应的装配指令，并将装配指令发送至协作机器人；协作机器人用于响应装配指令，对物料系统中的物料进行装配。通过本发明实施例提供的智能装配系统，能够识别出与车间环境相关的信息，能有效提高装配中的智能化水平。

Description

智能装配系统

技术领域

本发明涉及生产装配技术领域，具体而言，涉及一种智能装配系统。

背景技术

在工业制造比如产品装配中，已经出现了不少基于机器视觉的生产应用，但是这些应用都是基于装配零件工作台的小范围视觉感知，感知范围较小。因此，应用在工业现场的人工智能水平还停留在人工智能早期技术的模式识别水平，工业智能化程度并不高。

发明内容

为解决上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种智能装配系统。

本发明实施例提供了一种智能装配系统，包括：语音系统、视觉系统、决策系统、电控系统、物料系统、机械操作台和协作机器人；

所述语音系统与所述决策系统相连，用于采集接收到的语音信号，识别出所述语音信号中的内容数据，并将所述内容数据发送至所述决策系统；

所述视觉系统与所述决策系统相连，用于采集装配区域的图像数据，并将所述图像数据发送至所述决策系统；所述装配区域至少包括所述机械操作台中用于装配物料的区域；

所述物料系统与所述电控系统相连，用于采集物料的物料状态数据，并将所述物料状态数据发送至所述电控系统；

所述机械操作台与所述电控系统相连，用于将自身的操作台状态数据发送至所述电控系统；

所述电控系统与所述决策系统相连，用于将总状态数据反馈至所述决策系统；所述总状态数据包括所述物料状态数据和/或所述操作台状态数据；

所述决策系统用于根据所接收到输入数据，生成相应的装配指令，并将所述装配指令发送至所述协作机器人；所述输入数据包括所述内容数据、所述图像数据和所述总状态数据；

所述协作机器人用于响应所述装配指令，对所述物料系统中的物料进行装配。

在一种可能的实现方式中，所述语音系统包括语音采集模块、语音识别模块和语义理解模块，所述语音采集模块包括近端语音接收器和/或远端语音接收器；

所述语音采集模块与所述语音识别模块相连，用于采集接收到的语音信号，并将所述语音信号发送至所述语音识别模块；

所述语音识别模块与所述语义理解模块相连，用于对所述语音信号进行语音识别处理，提取出所述语音信号包含的文本内容，并将所述文本内容发送至所述语义理解模块；

所述语义理解模块用于根据知识图谱对所述文本内容进行语义理解，确定与装配任务相关的文本数据。

在一种可能的实现方式中，所述内容数据包括所述智能装配系统所在车间的环境信息。

在一种可能的实现方式中，所述决策系统用于通信的信道包括控制信道和数据信道；

所述决策系统通过所述控制信道接收所述语音系统发送的所述内容数据，并通过所述控制信道向所述协作机器人发送所述装配指令；

所述决策系统通过所述数据信道接收所述视觉系统发送的所述图像数据以及所述电控系统反馈的所述总状态数据。

在一种可能的实现方式中，所述决策系统根据所接收到输入数据，生成相应的装配指令的过程包括：

所述决策系统根据所接收到的输入数据确定与当前环境相对应的当前模式，所述当前模式为预先配置的模式；

生成与所述当前模式适配的装配指令。

在一种可能的实现方式中，所述装配指令具有相应的优先级，所述决策系统优先输出高优先级的装配指令。

在一种可能的实现方式中，所述决策系统还用于接收高层生产执行系统和/或高级排产系统发送的生产命令，并将所述生产命令作为所述输入数据中的一项。

在一种可能的实现方式中，所述机械操作台包括：至少一个夹爪治具台，所述夹爪治具台包括多个不同规格的夹爪；

所述协作机器人用于从所述夹爪治具台中选取与当前待装配物料相一致的目标夹爪作为抓取部件，通过所述目标夹爪抓取所述当前待装配物料，并对所述当前待装配物料进行装配。

在一种可能的实现方式中，所述机械操作台包括：移动装置和/或升降装置；

所述移动装置用于改变所述机械操作台在车间中的位置；

所述升降装置用于改变所述机械操作台中用于装配物料的区域的高度。

在一种可能的实现方式中，智能装配系统还包括：位置传感器、压力传感器和接近传感器；

所述位置传感器设置在所述机械操作台中用于装配物料的区域，用于确定所述协作机器人是否将物料放置至正确位置；或者，所述位置传感器设置在所述物料系统中物料所在位置，用于确定物料是否到位；

所述压力传感器设置在所述机械操作台中用于装配物料的区域的下方，用于确定已装配结构的重量；或者，所述压力传感器设置在所述物料系统中物料下方，用于确定物料是否被抓取；

所述接近传感器设置在所述机械操作台上，用于确定所述协作机器人是否接近所述机械操作台。

本发明实施例提供的方案中，基于语音系统、视觉系统、物料系统、机械操作台等可以感知多种环境信息，且语音系统可以方便地获取操作员所发出的语音信号，在该语音信号与车间环境相关的情况下，能够识别出与车间环境相关的信息，从而可以从单个设备的环境感知智能上升到包含车间环境的整体感知，能有效提高装配中的智能化水平，所生成的装配指令更适用于当前的环境。利用决策系统和电控系统进行分层管理，方便实现资源整合；且电控系统成本较低，可以有效降低装配系统的成本。操作员可以实时发出语音信号，语音系统可以实时感知车间环境和操作员的生产决策，能够提高装配效率。

此外，该智能装配系统还可以应用于工程实践教学，为智能制造技术与设备的工程教育提供新型的训练与培训系统与方法，一位实践教学人员可以语音控制多台智能装配系统，解决智能装配系统的传统教学中需要多位实践教学人员来同时进行多台设备的操作演示和理论讲解的融合教学难点问题，可以服务更多的学生且保证好的实践教学效果。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的智能装配系统的一种结构示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的智能装配系统的另一种结构示意图。

附图标记说明：

10、语音系统；101、近端语音接收器；102、远端语音接收器；103、语音识别模块；104、语义理解模块；20、视觉系统；30、决策系统；40、电控系统；50、物料系统；60、机械操作台；601、夹爪治具台；602、组装治具台；70、协作机器人。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供一种智能装配系统，能够感知多种环境信息，从单个设备的环境感知智能上升到包含车间环境的整体感知，能有效提高装配中的智能化水平。该智能装配系统可以面向工业生产线上的多种装配任务和需求，也可用于工程实践教学，例如，实践教学人员利用该智能装配系统可以进行语音讲解与操作，实践学习人员也可以体验与操作。

参见图1所示，该智能装配系统包括：语音系统10、视觉系统20、决策系统30、电控系统40、物料系统50、机械操作台60和协作机器人70。

其中，语音系统10与决策系统30相连，用于采集接收到的语音信号，识别出语音信号中的内容数据，并将内容数据发送至决策系统30；视觉系统20与决策系统30相连，用于采集装配区域的图像数据，并将图像数据发送至决策系统30；该装配区域至少包括机械操作台60中用于装配物料的区域。

物料系统50与电控系统40相连，用于采集物料的物料状态数据，并将物料状态数据发送至电控系统40；机械操作台60与电控系统40相连，用于将自身的操作台状态数据发送至电控系统40；电控系统40与决策系统30相连，用于将总状态数据反馈至决策系统30；总状态数据包括物料状态数据和/或操作台状态数据；

决策系统30用于根据所接收到输入数据，生成相应的装配指令，并将装配指令发送至协作机器人70；该输入数据包括内容数据、图像数据和总状态数据；协作机器人70用于响应装配指令，对物料系统50中的物料进行装配。

本发明实施例中，该智能装配系统通过决策系统30控制协作机器人70，在机械操作台60提供的用于装配物料的区域，对物料系统50中的物料（被装配的零部件）进行装配，将多个物料组装在一起，形成产品，从而完成相应的装配任务。其中，该决策系统30通过获得多种环境信息（例如，内容数据、图像数据、总状态数据等），实现综合决策，以能够更好地控制协作机器人70。

物料系统50是物料的存放系统，包括各种类型的物料，该物料例如可以是芯片、摄像头、显示屏等。物料系统50中的物料可以被补充，且随着装配的进行，物料也会被拿走装配，故物料系统50中所有物料的状态经常会发生变化，本发明实施例以物料状态数据表示物料系统50中物料的状态，物料系统50确定当前的物料状态数据后，即可将该物料状态数据实时上传至决策系统30，供决策系统30使用。如图1所示，该智能装配系统包括决策系统30和电控系统40，物料系统50将物料状态数据上传至电控系统40，由电控系统40将该物料状态数据发送至决策系统30。利用决策系统30和电控系统40进行分层管理，方便实现资源整合；且电控系统40成本较低，可以有效降低装配系统的成本。

机械操作台60设有供协作机器人70进行装配的区域，随着装配的进行，该区域的状态也会发生变化，本发明实施例以操作台状态数据表示机械操作台60的状态，例如，该操作台状态数据可以表示当前的装配进度、是否装配错误、是否已经放置了物料、协作机器人70是否已经联通等。机械操作台60确定当前的操作台状态数据后，也将该操作台状态数据上传至决策系统30，供决策系统30使用。如图1所示，机械操作台60将操作台状态数据上传至电控系统40，由电控系统40将该操作台状态数据发送至决策系统30。并且，该机械操作台60还可以具有一定的承载、容纳能力，例如，物料系统50和协作机器人70可以设置在所述机械操作台上。

协作机器人70可以包括机械臂，其能够抓取物料系统50中的物料，并在机械操作台60所提供的区域对抓取的物料进行装配，以能够完成装配任务。可选地，该协作机器人70在不同时刻也会具有不同的状态，本发明实施例以机器人状态数据表示该协作机器人70的状态，机器人状态数据例如可以表示协作机器人70当前的位置、是否在装配、电力能源状态等。并且，该协作机器人70也可以将该机器人状态数据发送至决策系统30，供决策系统30使用。

电控系统40具体可采用PLC（可编程逻辑控制器），其可以将多种部件的状态数据（例如，物料状态数据、操作台状态数据）打包成总状态数据，并将该总状态数据发送至决策系统30。并且，该电控系统40还可以实现逻辑控制功能，在需要的情况下，电控系统40还可以对物料系统50、机械操作台60进行控制，其是物料系统50、机械操作台60的控制中枢。例如，利用电控系统40可以对物料系统50中的物料进行补充，以保证物料正确且充足。

视觉系统20可以包括能够拍照或摄像的相机，视觉系统20可以采集装配区域内的图像，从而形成相应的图像数据，并将该图像数据发送至决策系统30；该装配区域例如可以是机械操作台60中用于装配物料的区域，或者，该装配区域还可以包含物料系统50所在区域，以此可以辅助判断物料系统50中的物料是否充足等。其中，该视觉系统20可以是固定设置的，其能够采集较大区域的图像数据；或者，该视觉系统20可以设置在协作机器人70的末端，即视觉系统20随协作机器人70的动作而位置发生变化，从而可以采集协作机器人70末端所对应的图像，在协作机器人70装配物料时，也可采集到相应的图像数据。

本发明实施例提供的智能装配系统还包括语音系统10，该语音系统10设置在用于进行装配的车间中，其可以采集车间内的语音信号，并对该语音信号进行识别，从而确定该语音信号所表示的内容，本实施例以内容数据表示所识别出的内容。该内容数据可以包括语音指令，即车间内的操作员可以发出语音，以语音的形式向智能装配系统发送指令，即语音指令，该语音指令具体可以是一种生产操作指令；该过程不需要操作员操作多个机械、电子设备的多条命令或者多次点击，也不需要跨系统操作，可以直接进行生产操作指令的下发，能一语直达进行语音控制；并且，还可以降低对操作员的技术要求和培训时间，节省人力培训和运营成本。

在车间生产中，车间环境也会发生变化，例如，车间内人员走动、部分装配台的位置会发生变化等，受感知能力的局限性，传统的装配系统难以感知可能出现的碰撞，容易出现设备损坏、人员受伤等问题。为了能够感知车间环境，一般需要在车间内设置各种且大量的传感器，不仅造价高，且数据量大，需要较多的处理资源。可选地，本发明实施例中，可以直接利用语音系统10识别车间环境，即该内容数据可以包括：智能装配系统所在车间的环境信息。具体地，操作员通过观察车间环境，可以发出相应的语音，语音系统10通过识别操作员发出的语音，即可提取出与车间环境相关的信息（即所在车间的环境信息），进而生成合适的装配指令。例如，操作员发出语音：“当前车间运动物体较多，声音比较嘈杂，和过去时段发生了较大变化”，基于语音系统10即可确定当前的车间环境比较复杂，在当前的车间环境下，容易发生碰撞等危险，决策系统30基于此可以生成“装配减速”或“停止装配”等装配指令。通过对于一个或者多个操作员的语音进行识别、理解，能够感知车间环境，可以实现人机协作智能，实现方式简单。

决策系统30是该智能装配系统的决策中枢，其基于语音系统10、视觉系统20、物料系统50、机械操作台60等传输的输入数据，可以确定整体的环境信息；例如，基于物料系统50上传的物料状态数据，可以确定与物料相关的环境信息，基于视觉系统20上传的图像数据、机械操作台60上传的操作台状态数据，可以确定与机器设备相关的环境信息，基于操作员所输入的内容数据（由语音系统10识别并上传至决策系统30），可以确定与人员和/或车间环境相关的环境信息。可选地，决策系统30还用于接收高层生产执行系统（MES）和/或高级排产系统（APS）发送的生产命令，该生产命令也是输入数据中的一项，决策系统30基于该生产命令可以确定所需的生产方法等，即可以确定与生产方法相关的环境信息。决策系统30利用包含多种要素的环境信息（即输入数据），可以更好地决策，生成更好适合当前整体环境的装配指令。

当需要进行装配任务时，高层生产执行系统可以向决策系统30发送与该装配任务相关的生产命令，决策系统30接收语音系统10解码得到的语音命令和/或实时的车间环境，视觉系统20感知的操作台工作环境，电控系统40的反馈信息，基于多种信息进行综合决策，使装配任务能在机器设备变化、物料变化、生产任务和方法变化、车间环境变化等多种变化条件下仍然可以正常装配，且操作员可通过语音系统10直接输入命令，用语言描述就可以完成相关操作和命令，从而降低对操作员知识技能水平的要求，能够适应操作员不同的知识技能水平。

其中，决策系统30可以依据机器学习等人工智能统计方法来确定合适的装配指令。或者，决策系统30也可以依据专家系统的规则设定，确定相应的装配指令，该装配指令可以是明确的决策命令（硬判决），也可以是决策参考值（软判决）。专家规则的生成可以是邀请有经验的多位专家先对车间环境进行描述，然后经过知识学习之后提炼出来指令集和规则库；在装配过程中，受过相关工厂制造知识培训的操作员也会基于自己的观察，重新对于车间环境进行描述，决策系统30可以去匹配操作员的语音输入与专家规则库的规则。其中，专家规则是基于过去车间环境的描述集合，操作员的语音输入是对当前环境的描述。此外，经过一段时间之后，如果发现专家规则的执行结果不符合预期，比如语音指令相关的专家规则执行的效果多次平均之后去衡量其生产产出，如果产出没有达到系统设定的预期值，那么这条基于语音指令形成的专家规则库就会被暂停或者删除，此时需要重新计算相关专家规则，以生成合适的专家新规则。

决策系统30确定装配指令后，即可将该装配指令发送至协作机器人70，使得协作机器人70可以对物料系统50中的相应物料进行装配，完成装配任务。其中，如图1所示，可以由决策系统30直接向协作机器人70发送装配指令，即决策系统30可以直接控制协作机器人70；或者，决策系统30可以将装配指令发发送至电控系统40，由电控系统40基于该装配指令控制协作机器人70动作，从而完成装配任务。例如，电控系统40的控制是分层次的，包括普通模式和智能模式。普通模式下，电控系统40是可以进行自动化控制；智能模式下，电控系统40根据决策系统30的指令来进行操作。普通模式下和智能模式的决定（计算）是由决策系统30来做出。

本发明实施例提供的智能装配系统，基于语音系统10、视觉系统20、物料系统50、机械操作台60等可以感知多种环境信息，且语音系统10可以方便地获取操作员所发出的语音信号，在该语音信号与车间环境相关的情况下，能够识别出与车间环境相关的信息，从而可以从单个设备的环境感知智能上升到包含车间环境的整体感知，能有效提高装配中的智能化水平，所生成的装配指令更适用于当前的环境。利用决策系统30和电控系统40进行分层管理，方便实现资源整合；且电控系统40成本较低，可以有效降低装配系统的成本。操作员可以实时发出语音信号，语音系统10可以实时感知车间环境和操作员的生产决策，能够提高装配效率。

此外，该智能装配系统还可以应用于工程实践教学，为智能制造技术与设备的工程教育提供新型的训练与培训系统与方法，一位实践教学人员可以语音控制多台智能装配系统，解决智能装配系统的传统教学中需要多位实践教学人员来同时进行多台设备的操作演示和理论讲解的融合教学难点问题，可以服务更多的学生且保证好的实践教学效果。

可选地，决策系统30用于通信的信道包括控制信道和数据信道。决策系统30通过控制信道接收语音系统10发送的内容数据，并通过控制信道向协作机器人70发送装配指令；决策系统30通过数据信道接收视觉系统20发送的图像数据以及电控系统40反馈的总状态数据。

本发明实施例中，决策系统30通过控制信道向协作机器人70发送装配指令；视觉系统20、电控系统40一般需要高频或实时地获取需要发送至决策系统30的数据，例如，在装配过程中，视觉系统20需要实时采集图像数据，需要传输的数据量较大，本发明实施例以数据信道传输图像数据和总状态数据。而操作员发出语音信号的频率较低，特别是在未来工厂，操作员数量较少，语音信号也较少，若以数据信道发送语音系统10识别出的内容数据，会导致决策系统30需要始终处理该内容数据，即使内容数据基本为空。本发明实施例以控制信道来传输内容数据，即语音系统10只需要识别并处理存在实质内容的语音信号，基于此可得到少量的内容数据，并将该内容数据通过控制信道发送至决策系统30；决策系统30若接收到内容数据，则基于该内容数据生成装配指令，若当前未接收到内容数据，则可基于其他的数据（或者，也可基于最近接收到的内容数据所包含的车间环境信息）生成装配指令，可以减少数据处理量。

可选地，决策系统30根据所接收到输入数据，生成相应的装配指令的过程包括：决策系统30根据所接收到的输入数据确定与当前环境相对应的当前模式，当前模式为预先配置的模式；生成与当前模式适配的装配指令。

本发明实施例中，可以预先根据不同的环境信息配置不同的模式，这些模式可以涵盖重点关注的生产场景。例如，可以基于人员、机器设备、物料、生产方法、车间环境等五要素的不同，分为不同的模式；例如，对于某些季节性任务，在不同季节需要不同数量的人员，可以分为不同的模式。在装配过程中，决策系统30可以根据所接收到的输入数据确定与当前环境相对应的模式，即当前模式，从而生成相应的装配指令，该装配指令更适用于当前模式。

可选地，装配指令具有相应的优先级，决策系统30优先输出高优先级的装配指令。本发明实施例通过对不同的装配指令设置不同的优先级，可以控制装配指令的执行顺序。例如，对于需要立即执行的装配指令，设置高优先级；例如，语音系统10收到操作员的危险语音提示或者危险状况感知，视觉系统20感知到环境中可能存在的机械碰撞风险，电控系统40反馈的系统工作异常（例如，机械操作台60的加工转台故障，并且预测出的装配时出现故障的概率较高），高层的生产管理系统下发暂停或者停止工作指令等，那么可以生成高优先级的停止装配，避免人财物可能出现的损失，保证生产的安全性和整体生产的经济性。

可选地，参见图2所示，该语音系统10包括语音采集模块、语音识别模块103和语义理解模块104，语音采集模块包括近端语音接收器101和/或远端语音接收器102。

语音采集模块与语音识别模块103相连，用于采集接收到的语音信号，并将语音信号发送至语音识别模块103；语音识别模块103与语义理解模块104相连，用于对语音信号进行语音识别处理，提取出语音信号包含的文本内容，并将文本内容发送至语义理解模块104；语义理解模块104用于根据知识图谱对文本内容进行语义理解，确定与装配任务相关的文本数据。

本发明实施例中，近端语音接收器101主要负责在智能装配系统周围的语音信号处理，而远端语音接收器102则可以位于距离机械操作台60等较远的位置，其可以处理整个车间范围内的语音信号；远端语音接收器102可以具有无线传输的功能，以无线通信的方式向语音识别模块103发送采集到的语音信号，保证语音系统10的无线传输能够覆盖车间的物理范围。

语音识别模块103获取到近端语音接收器101或远端语音接收器102采集的语音信号后，可以基于语音识别技术识别该语音信号，并且利用语义理解模块104进行语义理解，以能够正确地提取出与指令或车间环境相关的内容数据。其中，语义理解可以是根据智能制造的知识图谱来理解一个操作员发出的语音，或者多个操作员对话中的上下文，可以更好地解析其中与智能装配相关的语音指令，从而保证决策系统30能够从语音对话中感知车间环境。

可选地，该机械操作台60可以是可移动、可升降的。具体地，机械操作台60包括：移动装置和/或升降装置；移动装置用于改变机械操作台60在车间中的位置；升降装置用于改变机械操作台60中用于装配物料的区域的高度。

本发明实施例中，该智能装配系统包括装配台，该装配台可以包括视觉系统20、物料系统50、机械操作台60和协作机器人70，其还可以包括语音系统10，该机械操作台60为智能装配系统的物理承载装置；该机械操作台60的移动装置可以带动整个装配台移动，例如根据高层生产执行系统的管理需求进行位置移动，使得装配台可以移动至车间的任意位置。可以移动的智能装配台，能够根据生产任务灵活的移动智能装配台到高层生产执行系统或高级排产系统指定的位置去进行生产，可以更好地利用空间，提高设备利用率。

具体地，车间生产中包含多条生产线，一般一条生产线有多个生产环节（机床加工零部件环节，装配环节，检测环节，仓储环节等），由于每个生产环节所花费的时间不一样，所以会出现装配台闲置的情况。例如，原始的N条生产线需要N个装配台，基于本发明实施例提供的智能装配系统，可以只需要N-1台装配台，或者N/2台装配台，可以节省需要设备的台数，也能够提高每台设备的利用率。

升降装置可以改变机械操作台60中用于装配物料的区域的高度，使得机械操作台60可以适应生产线中其他各个环节的不同高度，能够进行合理调整，而不需要人工介入。

其中，决策系统30、电控系统40可以位于该装配台内，各个部件直接通过有线（或无线）通信；或者，决策系统30、电控系统40中的至少一个也可不位于该装配台内，其可与装配台内的部件无线通信。

可选地，参见图2所示，机械操作台60包括：至少一个夹爪治具台601，夹爪治具台601包括多个不同规格的夹爪；协作机器人70用于从夹爪治具台601中选取与当前待装配物料（即物料系统中当前需要装配的物料）相一致的目标夹爪作为抓取部件，通过目标夹爪抓取当前待装配物料，并对当前待装配物料进行装配。

本发明实施例中，协作机器人70在抓取不同规格的物料时，可能需要不同的夹爪，该智能装配系统由机械操作台60提供多个规格的夹爪。具体地，该机械操作台60包括：至少一个夹爪治具台601，例如，机械操作台60包括主夹爪治具台和备份夹爪治具台，每个夹爪治具台601上均有多个夹爪供协作机器人70使用，方便协作机器人70抓取不同的物料。此时的机器人状态数据还可包括夹爪是否被抓牢。可选地，该机械操作台60还可以包括组装治具台602，该组装治具台602设置在用于装配物料的区域，协作机器人70将物料放置到该组装治具台602上进行装配。

例如，由电控系统40控制协作机器人70动作，协作机器人70与电控系统40需要进行通信协议适配，保证协作机器人70与电控系统40之间能够正常控制与执行通信反馈。该智能装配系统的一种工作过程可以如下：

当装配任务启动后，决策系统30要求电控系统40对物料系统50、机械操作台60、协作机器人70的状态进行检查。物料系统50需要保证物料正确与充足，机械操作台60需要确认组装治具台的状态、夹爪治具台上面各个夹爪的状态，协作机器人70需要反馈运行状态正常等。智能组装治具台是装配任务完成的主要场地。根据装配任务的需要，协作机器人70每选取一个在物料系统50上的物料去完成装配操作，都有相适应的夹爪治具台601提供给协作机器人70相应的夹爪作为抓取部件用。当协作机器人70抓取该物料后首先将其放置在组装治具台602上，接着对该物料进行装配，对该部件装配完成后，若不需要再使用当前的夹爪（即目标夹爪），协作机器人70将该夹爪重新放回到夹爪治具台601上面，保证下一次装配操作可以继续反复使用。

可选地，该智能装配系统还包括：位置传感器、压力传感器和接近传感器。位置传感器设置在机械操作台60中用于装配物料的区域，用于确定协作机器人70是否将物料放置至正确位置；或者，位置传感器设置在物料系统50中物料所在位置，用于确定物料是否到位。压力传感器设置在机械操作台60中用于装配物料的区域的下方，用于确定已装配结构的重量；或者，压力传感器设置在物料系统50中物料下方，用于确定物料是否被抓取。接近传感器设置在机械操作台60上，用于确定协作机器人70是否接近机械操作台60。

本发明实施例中，位置传感器的作用是感知物料是否放到了正确的位置，压力传感器的作用是感知要组装的物料是否已经放到了台上，接近传感器的作用是感知协作机器人是否已经接近操作台，还是已经离开了。利用多种传感器也可以确定相应部件的状态数据。

协作机器人70可以依靠视觉系统20的三维或者二维图像信息来进行装配和判别装配的效果，也可以依据电控系统40中的反馈信息，决策系统30中下发的通信信息来辅助装配任务和判别装配效果。此外，也可以依据多种传感器来判别装配的效果；例如，压力传感器能够确定装配后的重量，基于此可以感知已经装配好的产品的重量是否符合要求，协作机器人70可以依据图像数据和该压力传感器采集到的数据来综合判断。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换的技术方案，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种智能装配系统，其特征在于，包括：语音系统（10）、视觉系统（20）、决策系统（30）、电控系统（40）、物料系统（50）、机械操作台（60）和协作机器人（70）；

所述语音系统（10）与所述决策系统（30）相连，用于采集接收到的语音信号，识别出所述语音信号中的内容数据，并将所述内容数据发送至所述决策系统（30）；所述内容数据包括所述智能装配系统所在车间的环境信息；

所述视觉系统（20）与所述决策系统（30）相连，用于采集装配区域的图像数据，并将所述图像数据发送至所述决策系统（30）；所述装配区域至少包括所述机械操作台（60）中用于装配物料的区域；

所述物料系统（50）与所述电控系统（40）相连，用于采集物料的物料状态数据，并将所述物料状态数据发送至所述电控系统（40）；

所述机械操作台（60）与所述电控系统（40）相连，用于将自身的操作台状态数据发送至所述电控系统（40）；

所述电控系统（40）与所述决策系统（30）相连，用于将总状态数据反馈至所述决策系统（30）；所述总状态数据包括所述物料状态数据和/或所述操作台状态数据；

所述决策系统（30）用于根据所接收到输入数据，生成相应的装配指令，并将所述装配指令发送至所述协作机器人（70）；所述输入数据包括所述内容数据、所述图像数据和所述总状态数据；

所述协作机器人（70）用于响应所述装配指令，对所述物料系统（50）中的物料进行装配。

2.根据权利要求1所述的智能装配系统，其特征在于，所述语音系统（10）包括语音采集模块、语音识别模块（103）和语义理解模块（104），所述语音采集模块包括近端语音接收器（101）和/或远端语音接收器（102）；

所述语音采集模块与所述语音识别模块（103）相连，用于采集接收到的语音信号，并将所述语音信号发送至所述语音识别模块（103）；

所述语音识别模块（103）与所述语义理解模块（104）相连，用于对所述语音信号进行语音识别处理，提取出所述语音信号包含的文本内容，并将所述文本内容发送至所述语义理解模块（104）；

所述语义理解模块（104）用于根据知识图谱对所述文本内容进行语义理解，确定与装配任务相关的文本数据。

3.根据权利要求1所述的智能装配系统，其特征在于，所述决策系统（30）用于通信的信道包括控制信道和数据信道；

所述决策系统（30）通过所述控制信道接收所述语音系统（10）发送的所述内容数据，并通过所述控制信道向所述协作机器人（70）发送所述装配指令；

所述决策系统（30）通过所述数据信道接收所述视觉系统（20）发送的所述图像数据以及所述电控系统（40）反馈的所述总状态数据。

4.根据权利要求1所述的智能装配系统，其特征在于，所述决策系统（30）根据所接收到输入数据，生成相应的装配指令的过程包括：

所述决策系统（30）根据所接收到的输入数据确定与当前环境相对应的当前模式，所述当前模式为预先配置的模式；

生成与所述当前模式适配的装配指令。

5.根据权利要求4所述的智能装配系统，其特征在于，所述装配指令具有相应的优先级，所述决策系统（30）优先输出高优先级的装配指令。

6.根据权利要求1所述的智能装配系统，其特征在于，所述决策系统（30）还用于接收高层生产执行系统和/或高级排产系统发送的生产命令，并将所述生产命令作为所述输入数据中的一项。

7.根据权利要求1所述的智能装配系统，其特征在于，所述机械操作台（60）包括：至少一个夹爪治具台（601），所述夹爪治具台（601）包括多个不同规格的夹爪；

所述协作机器人（70）用于从所述夹爪治具台（601）中选取与当前待装配物料相一致的目标夹爪作为抓取部件，通过所述目标夹爪抓取所述当前待装配物料，并对所述当前待装配物料进行装配。

8.根据权利要求1所述的智能装配系统，其特征在于，所述机械操作台（60）包括：移动装置和/或升降装置；

所述移动装置用于改变所述机械操作台（60）在车间中的位置；

所述升降装置用于改变所述机械操作台（60）中用于装配物料的区域的高度。

9.根据权利要求1所述的智能装配系统，其特征在于，还包括：位置传感器、压力传感器和接近传感器；

所述位置传感器设置在所述机械操作台（60）中用于装配物料的区域，用于确定所述协作机器人（70）是否将物料放置至正确位置；或者，所述位置传感器设置在所述物料系统（50）中物料所在位置，用于确定物料是否到位；

所述压力传感器设置在所述机械操作台（60）中用于装配物料的区域的下方，用于确定已装配结构的重量；或者，所述压力传感器设置在所述物料系统（50）中物料下方，用于确定物料是否被抓取；

所述接近传感器设置在所述机械操作台（60）上，用于确定所述协作机器人（70）是否接近所述机械操作台（60）。

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