下一代:会看的机器人
视觉伺服控制:视觉用于机器人或机器引导，也可用于在线零件检测，以提高传统反馈系统的产品质量。查看照片，视频。
机器人和自动化机器可以使用视觉伺服控制进行机器人引导，增强运动控制，提高产品质量，同时取代传统的反馈系统。
每一年，机器人都越来越融入我们的日常生活，不再像科幻电影中常见的角色。机器人技术在制造业和消费行业不断发展，但阻碍这一领域显著增长的主要障碍之一是，大多数机器人都是“盲人”或无法感知周围的世界。由于对周围环境几乎没有感知，他们无法对不断变化的环境做出反应。我们的眼睛和大脑就像内置的硬件和软件，帮助我们感知周围的世界，包括白天遇到的各种深度、纹理和颜色。就像我们的眼睛从大脑接收信号，在我们走动时不断聚焦并适应光线一样，视觉技术与当今软件工具的集成使机器人能够看到不断变化的环境并对其做出反应。它提供了一个进入广泛的新视觉和机器人应用的机会。
Vision-guided机器人
视觉技术在机器人技术中最常见的应用之一是视觉引导机器人技术。这在历史上一直应用于工厂生产车间的组装和材料处理等领域，在向机器人发送坐标以执行特定功能(如拾取零件)之前，摄像机用于获取图像并定位零件或目的地，如照片和短视频剪辑所示。
将视觉技术集成到诸如此类的应用程序中，使机器变得越来越智能，因此更加灵活。同一台机器可以执行各种任务，因为它可以识别正在处理的部件，并根据不同的情况进行适当的调整。使用视觉进行机器引导的另一个好处是，相同的图像可以用于正在处理的部件的在线检查，因此机器人不仅更加灵活，而且还可以产生更高质量的结果。
当高精度对于运动组件(如相机或运动系统)至关重要时，它可能是昂贵的。一些视觉引导机器人系统在任务开始时使用一张图像，而没有反馈来解释后面的小错误。
持续的反馈
使用一种称为视觉伺服控制的技术解决了这一挑战，因为摄像机要么固定在机器人上，要么就在机器人附近，它提供连续的视觉反馈，以纠正运动中的小错误。因此，在控制回路中使用图像处理，在某些情况下，图像信息可以通过执行直接伺服控制任务完全取代编码器等传统反馈机制。
直接伺服控制可以加速激光对准和半导体制造等涉及高速控制的应用程序的高速性能。虽然视觉在机器人中的应用在工业应用中很常见，但它在嵌入式行业中越来越普遍。这种进步的一个例子是在移动机器人领域。机器人正在从工厂迁移，并在我们的日常生活中扮演着更重要的角色。其功能包括服务机器人在当地医院的大厅里闲逛，以适应医疗系统的成本压力和医生和护士的短缺，以及自动拖拉机犁地以提高种植和收获效率。
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自主机器人吊杆
几乎每一个自主移动机器人都需要复杂的成像能力，从避障到视觉同步定位和测绘。在未来十年，自主机器人使用的视觉系统数量预计将超过固定基地机器人手臂使用的系统数量。
采用3D视觉技术是一个日益增长的趋势，它可以帮助机器人更好地感知周围的环境。3D成像技术起源于学术研究实验室，由于传感器、照明以及最重要的嵌入式处理的进步，3D成像技术已经取得了长足的进步。如今，3D视觉正出现在各种应用中，从视觉引导的机器人拣箱到高精度计量和移动机器人。最新一代处理器可以处理庞大的数据集和提取深度信息并快速做出决策所需的复杂算法。
机器人立体视觉
移动机器人利用深度信息来测量障碍物的大小和距离，从而进行精确的路径规划和避障。立体视觉系统可以为导航应用提供丰富的3D信息，即使在不断变化的光照条件下也能表现良好。立体视觉技术是使用两个或两个以上的相机相互抵消，同时观察同一物体的实践。通过比较两幅图像，可以计算出视差和深度信息，提供准确的三维信息。
虽然嵌入式处理器性能的提高已经使算法能够用于机器人的3D视觉等用途，但仍有一系列未开发的应用程序需要额外的性能。例如，在医疗行业，机器人手术和激光控制系统正与图像制导技术紧密结合。对于这些类型的高性能视觉应用，现场可编程门阵列(fpga)管理图像预处理或在高速控制应用中使用图像信息作为反馈。
fpga非常适合于高度确定性和并行的图像处理算法，除了与运动或机器人系统紧密同步处理结果之外。这项技术被付诸实践，例如，在激光眼科手术中，相机检测到患者眼睛的轻微运动，并将其作为反馈，以高速率自动对焦系统。此外，fpga可以通过执行高速特征跟踪和粒子分析来支持监控和汽车等应用。
集成技术
由于处理、软件和成像硬件技术的迅速发展，相机无处不在。随着视觉技术的集成，工业和消费行业的机器和机器人变得越来越智能。视觉功能在众多设备中的加速采用也意味着许多系统设计师将首次使用图像处理和嵌入式视觉技术，这可能是一项艰巨的任务。
有价值的资源可供系统设计师和其他仅仅对视觉技术感兴趣的人使用。嵌入式视觉联盟(EVA)就是这样一种资源，它是由具有嵌入式视觉技术专长的领先技术供应商组成的伙伴关系。EVA通过一系列免费资源，包括技术文章、论坛、在线研讨会和面对面的活动，使系统设计人员能够将嵌入式视觉技术融入到他们的设计中。
- Carlton Heard是国家仪器公司视觉硬件和软件产品经理。由CFE Media内容经理马克·t·霍斯克编辑，控制工程、mhoske@cfemedia.com．
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