激光傳感器(激光雷達(dá)或激光測距儀)則負(fù)責(zé)局部參考坐標(biāo)的精準(zhǔn)校準(zhǔn)與細(xì)節(jié)定位,憑借厘米級測距精度,將視覺系統(tǒng)輸出的二維坐標(biāo)映射為三維空間坐標(biāo),并修正視覺定位的固有誤差:通過激光點云掃描目標(biāo)關(guān)鍵特征區(qū)域,提取特征點的三維空間坐標(biāo)(如裝配孔位的中心三維坐標(biāo)、工件表面的輪廓點坐標(biāo)),結(jié)合相機與激光雷達(dá)的空間標(biāo)定關(guān)系,將視覺識別的二維目標(biāo)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為全局坐標(biāo)系下的三維參考坐標(biāo);針對視覺系統(tǒng)受光照、遮擋影響導(dǎo)致的定位偏差,激光傳感器可通過高密度點云數(shù)據(jù)進(jìn)行補充校準(zhǔn),例如在強光反射場景中,視覺系統(tǒng)無法清晰識別目標(biāo)邊緣,激光雷達(dá)可通過輪廓點云精準(zhǔn)定位目標(biāo)邊界,修正參考坐標(biāo);此外,激光傳感器還可實時監(jiān)測執(zhí)行機構(gòu)與目標(biāo)的相對距離,為力控系統(tǒng)提供接近階段的安全距離參考,避免快速接近導(dǎo)致的碰撞損傷。力控主導(dǎo)、視覺與激光確定參考坐標(biāo)體系的核心協(xié)同邏輯體現(xiàn)在“基準(zhǔn)建立-精準(zhǔn)定位-力控作業(yè)-動態(tài)修正”的全閉環(huán)流程中,具體可分為五個關(guān)鍵環(huán)節(jié):一是全局基準(zhǔn)建立階段,視覺系統(tǒng)采集全局環(huán)境圖像,通過視覺SLAM構(gòu)建全局地圖,確定執(zhí)行機構(gòu)的全局參考坐標(biāo)原點,同時識別作業(yè)目標(biāo)并輸出二維粗定位坐標(biāo);二是局部精準(zhǔn)定位階段,激光傳感器根據(jù)視覺粗定位結(jié)果,聚焦目標(biāo)關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行點云掃描,提取三維特征坐標(biāo),結(jié)合時空同步與空間標(biāo)定數(shù)據(jù),將其轉(zhuǎn)換為全局坐標(biāo)系下的精準(zhǔn)參考坐標(biāo)(如作業(yè)起始點坐標(biāo)、目標(biāo)特征中心坐標(biāo)),并傳輸給力控系統(tǒng)作為作業(yè)基準(zhǔn);三是力控接近階段,力控系統(tǒng)以激光提供的安全距離參考為依據(jù),控制執(zhí)行機構(gòu)向目標(biāo)緩慢接近,避免碰撞;四是力控作業(yè)階段,執(zhí)行機構(gòu)到達(dá)參考坐標(biāo)起始點后,力控系統(tǒng)實時采集接觸力信號,通過力控算法動態(tài)修正運動軌跡,確保接觸力穩(wěn)定跟蹤預(yù)設(shè)目標(biāo),同時視覺與激光系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測執(zhí)行機構(gòu)與目標(biāo)的相對位置,實時更新參考坐標(biāo),為力控調(diào)節(jié)提供空間約束;五是動態(tài)優(yōu)化階段,將視覺、激光的定位偏差與力控系統(tǒng)的力跟蹤誤差進(jìn)行融合分析,優(yōu)化力控算法參數(shù)與定位策略,提升后續(xù)作業(yè)精度。這一協(xié)同流程既保障了力控作業(yè)的精準(zhǔn)性,又通過視覺激光的定位約束避免了力控“盲調(diào)”問題,實現(xiàn)了空間定位與力控調(diào)節(jié)的深度協(xié)同。該技術(shù)體系的核心優(yōu)勢相較于其他融合架構(gòu)更為突出,主要體現(xiàn)在三個方面:一是接觸作業(yè)精度高,力控主導(dǎo)確保了接觸力的精準(zhǔn)控制,視覺與激光的協(xié)同定位為力控提供了毫米級甚至亞毫米級的參考坐標(biāo)基準(zhǔn),兩者結(jié)合使作業(yè)精度(如裝配間隙、磨削深度、手術(shù)切口精度)可達(dá)±0.01mm,滿足精密作業(yè)需求;二是環(huán)境適應(yīng)性強,激光傳感器的抗光照、抗遮擋特性與視覺系統(tǒng)的全局語義感知能力互補,確保復(fù)雜環(huán)境下參考坐標(biāo)的穩(wěn)定輸出,力控系統(tǒng)則可通過動態(tài)調(diào)節(jié)適應(yīng)目標(biāo)的微小形變與位置波動,提升系統(tǒng)魯棒性;三是作業(yè)安全性高,視覺與
激光提供的安全距離參考與實時定位監(jiān)測,配合力控系統(tǒng)的過載保護機制(當(dāng)接觸力超過預(yù)設(shè)閾值時立即停機或回退),可有效避免作業(yè)過程中的碰撞損傷,尤其適用于醫(yī)療、航空航天等高危精密作業(yè)場景。