機(jī)器人視覺伺服系統(tǒng)研究.pdf

1、在工業(yè)生產(chǎn)過程中，給機(jī)器人配套相應(yīng)的傳感器可以代替人工完成很多工作，如：工件拾取與分揀、碼垛、焊縫跟蹤等，具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。工業(yè)機(jī)器人在執(zhí)行生產(chǎn)任務(wù)時(shí)，需要識(shí)別、定位和抓取目標(biāo)物體，雙目立體視覺可以提供豐富的信息，賦予工業(yè)機(jī)器人感知周圍環(huán)境的能力。研究機(jī)器人視覺伺服系統(tǒng)基于位置抓取目標(biāo)物體，可以對手眼關(guān)系標(biāo)定、目標(biāo)識(shí)別與定位、六自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制及相關(guān)算法進(jìn)行詳細(xì)的驗(yàn)證，為機(jī)器人視覺伺服系統(tǒng)抓取工件等目標(biāo)物體提供理論驗(yàn)證平臺(tái)，研

2、究意義深遠(yuǎn)。
　　本文首先介紹了空間坐標(biāo)系中位置和姿態(tài)的描述方法以及兩空間坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換。針對eye-in-hand攝像機(jī)安裝方式建立了手眼關(guān)系方程，總結(jié)了傳統(tǒng)方法解手眼方程的過程并分析誤差來源，進(jìn)而介紹了使用最優(yōu)化法求解手眼方程的過程。針對文中搭建的機(jī)器人視覺伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)了手眼關(guān)系標(biāo)定算法和標(biāo)定實(shí)驗(yàn)并給出了手眼坐標(biāo)系之間的齊次變換矩陣。其次，研究了空間中目標(biāo)物體特征提取與目標(biāo)物體三維位置測量算法。針對空間中的目標(biāo)物體的識(shí)別

3、，提出一種基于輪廓、形狀、顏色等多種特征的目標(biāo)識(shí)別算法。為測量目標(biāo)物體的位置和姿態(tài)信息，建立了攝像機(jī)成像模型并研究雙目視覺測量原理。結(jié)合基于多特征目標(biāo)識(shí)別算法和雙目視覺測量原理編寫了實(shí)時(shí)處理圖像和測量目標(biāo)物體位姿的軟件并進(jìn)行了目標(biāo)物體識(shí)別與定位實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了雙目視覺測量原理和提出的目標(biāo)識(shí)別算法對圖像中目標(biāo)物體識(shí)別與定位的有效性。再次，研究了六自由度機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)控制算法。采用D-H方法建立了六自由度機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，根據(jù)相鄰兩坐標(biāo)

4、系之間的變換矩陣推導(dǎo)了機(jī)械臂正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程并使用Robotic Toolbox工具箱驗(yàn)證了機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的正確性和合理性?；诖鷶?shù)法推導(dǎo)了六自由度機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)算法，在Microsoft Visual C++6.0環(huán)境下編程實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂逆解的求取，并使用正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程對逆運(yùn)動(dòng)解軟件的正確性和合理性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。最后，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人視覺伺服系統(tǒng)抓取與放置目標(biāo)物體實(shí)驗(yàn)。搭建了機(jī)器人視覺伺服控制系統(tǒng)，在Microsoft V