基于視覺反饋的移動機(jī)器人控制.pdf

1、在對海底、地下資源和宇宙空間的開發(fā)過程中，經(jīng)常會遇到人難以靠近或非常危險的極限作業(yè)環(huán)境，如高溫、高壓、強(qiáng)輻射、窒息等，為完成這些環(huán)境下的復(fù)雜操縱作業(yè)，遙操作移動機(jī)器人系統(tǒng)的通信環(huán)節(jié)，由于受宇宙射線等的干擾和傳輸條件的限制，有時傳回的信號多帶有大量噪聲和較長的時間滯后，嚴(yán)重時根本無法正常工作，所以近年來研究具有自主作業(yè)功能的遙操作機(jī)器人系統(tǒng)的呼聲高了起來。具有自主作業(yè)功能的遙操作機(jī)器人系統(tǒng)，可以在傳輸線路受到干擾，不能對其進(jìn)行遙操作時，自

2、主地完成部分時間節(jié)點(diǎn)內(nèi)必須完成的關(guān)鍵作業(yè)任務(wù)，其研究與開發(fā)具有十分重要的理論意義和實(shí)用價值。本論文在對國內(nèi)外機(jī)器人立體視覺技術(shù)、機(jī)器人自主路徑規(guī)劃技術(shù)進(jìn)行了廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，依托實(shí)驗(yàn)室的六自由度遙操作移動機(jī)器人系統(tǒng)試驗(yàn)平臺，將立體視覺技術(shù)引入到移動機(jī)器人遙操作領(lǐng)域，構(gòu)建了“基于視覺反饋的遙操作移動機(jī)器人系統(tǒng)”，重點(diǎn)進(jìn)行了移動機(jī)器人自主作業(yè)控制系統(tǒng)研制和開發(fā)。
　　為實(shí)現(xiàn)移動機(jī)器人自主作業(yè)，論文首先對目標(biāo)物體的識別與空間定位技術(shù)進(jìn)行

3、了研究。通過在現(xiàn)場的移動機(jī)器人上安裝雙目立體攝像機(jī)，和采集目標(biāo)物體的二維圖像，研究了目標(biāo)物體三維空間位置信息的計(jì)算方法。具體工作包括，為消除攝像機(jī)鏡頭畸變等的影響而進(jìn)行的攝像機(jī)標(biāo)定、圖像預(yù)處理、立體匹配等。其次，為進(jìn)行移動機(jī)器人自主控制，本文進(jìn)行了移動機(jī)器人運(yùn)動學(xué)建模。為驗(yàn)證所提出的控制理論及控制算法的正確性，本文在遙操作工程機(jī)器人試驗(yàn)平臺上，進(jìn)行了機(jī)器人自主作業(yè)控制試驗(yàn)。試驗(yàn)內(nèi)容包括目標(biāo)物體的識別與空間定位，對目標(biāo)物抓取檢測等。

4、>　　本文完成的研究任務(wù)如下：
　?。?）以遙操作移動機(jī)器人為研究對象，將雙目立體視覺技術(shù)應(yīng)用于遙操作移動機(jī)器人領(lǐng)域，構(gòu)建了“基于視覺反饋的遙操作機(jī)器人控制系統(tǒng)”。并通過成功的軌跡規(guī)劃與目標(biāo)物體抓取檢測控制，初步實(shí)現(xiàn)了移動機(jī)器人的自主作業(yè)。
　?。?）利用坐標(biāo)變換的方法，建立了六自由度移動機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)方程，確定了統(tǒng)一的空間坐標(biāo)系下機(jī)械手各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角與其抓手末端位置的關(guān)系。給出了移動機(jī)器人順運(yùn)動學(xué)、逆運(yùn)動學(xué)的算法以及軌跡規(guī)劃方