基于雙目立體視覺的機械臂伺服定位系統(tǒng)研究.pdf

1、服務型機器人不僅需要在非結構化環(huán)境中運動，更為重要的是需要具有操作能力，就好比人類做任何事情都離不開靈巧的手臂。服務型機器人的操作能力主要通過其安裝的機械臂來體現(xiàn)。當被操作目標在機器人坐標系中的確切位置不可能預知時，僅僅依靠運動學和運動規(guī)劃的方法不可能實現(xiàn)機械臂對目標的操作。立體視覺是服務型機器人獲取環(huán)境信息最主要的傳感系統(tǒng)，因此，對基于雙目立體視覺的機械臂伺服定位系統(tǒng)進行研究成為完成機器人操作任務的必要選擇，具有現(xiàn)實意義和理論意義。<

2、br>　　 本文在構建靈活度較高的六自由度虛擬機械臂和立體視覺系統(tǒng)的基礎之上，研究了固定于工作空間之中的攝像機引導機械臂跟蹤目標小球的定位視覺伺服系統(tǒng)（ECL系統(tǒng)）。論文完成的主要工作包括：
　　 （1）根據(jù)服務型機器人實驗平臺的需求，確定了機械臂的自由度及各關節(jié)和桿件間的結構。在SolidWorks環(huán)境下構建了一個六自由度開鏈式機械臂的三維仿真模型，并建立了該機械臂的運動學模型。借助ADAMS虛擬樣機軟件進行仿真，以驗證該機

3、械臂機械結構的合理性。
　　 （2）研究了基于雙目立體視覺的小球位姿檢測方法。采用雙目立體攝像機對處于復雜靜止背景下的運動小球進行檢測、跟蹤以及特征提取。利用雙目視差原理獲取特征點的深度信息，最終較準確地得到了小球的圓心三維坐標和旋轉姿態(tài)。
　　 （3）在Eye-to-hand視覺伺服系統(tǒng)結構下，研究了以雙目立體攝像機測得的運動目標位姿作為給定信息的位置給定型視覺伺服系統(tǒng)控制方法。利用ADAMS與Matlab進行聯(lián)合仿真

4、實驗，實現(xiàn)了用實際雙目立體攝像機控制虛擬機械臂跟蹤運動目標小球的實驗。
　　 （4）研究了模型預測控制（MVC）方法，并將該方法進行改進應用于機械臂關節(jié)的伺服控制。實現(xiàn)了關節(jié)空間內的軌跡跟蹤控制，仿真試驗結果顯示該算法具有抑制干擾和受系統(tǒng)中不確定因素影響較小的特性。
　　 本論文的研究工作得到國家自然科學基金（N0.60774077）、國家863計劃（N0.2007AA042226）、北京市教育委員會科技計劃面上項目（N