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[学位]

机械臂视觉伺服系统关键技术研究

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Author:

聂勤 (聂勤.)

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学位论文库

Abstract:

机器人技术在近年来被广泛应用到工业生产、航天、医疗、农业等领域,能够代替人类进行一些高强度、高危环境的作业。而具有感知能力的智能机器人,尤其是具有视觉感知能力的机器人,能够根据环境变化调整自身的控制策略,相比普通的机器人具有更好的适应性,将显著拓展机器人的应用领域,因此一直是一个研究热点。本文以一个配有双目视觉的七自由度机械臂系统为实验平台,深入研究了机械臂视觉伺服系统的两项关键技术:视觉伺服控制算法和目标识别算法;实现了一种基于图像的伺服控制算法,能够在不对系统参数进行准确标定的情况下,控制机械臂末端到达期望的位姿进行作业;提出了两种目标识别算法,能够在不同环境下识别出伺服任务目标。本文实现的基于图像的视觉伺服控制算法,使用最小二乘法估计图像雅可比矩阵,并根据已知的机械臂模型参数,由微分变换法求解机器人雅可比矩阵,建立图像特征误差与关节角之间的微分映射关系。在逆解关节角速度时,充分考虑机械臂的冗余特性,针对速度加权指标进行优化,使关节角度尽量远离极限值,以获得较大的操作空间。对于目标识别部分,本文首先提出了一种基于LBP与RGB混合的图像特征,以最大后验概率为相似度指标的目标识别算法,在背景复杂和光照变化的情况下有较好的识别效果。针对本课题所要识别的机械零件,本文还提出了一种基于几何建模的物体识别方法,由一组位姿参数,建立目标物体模型,并计算该模型在图像中的投影轮廓。再将模型轮廓与实测的图像轮廓进行比较,并由粒子群优化算法搜索两个轮廓的最优相似度,由此找到与目标最相似的图像区域。该算法在识别到目标的同时,能够获得目标的位姿信息。最后,本文在VC环境下编写了控制软件,实现了上述所有算法,较好地完成了机械臂识别、抓取和放置指定物体的视觉伺服任务。

Keyword:

视觉伺服冗余机械臂目标识别粒子群优化算法加权最小范数法

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学电子与信息工程学院

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Basic Info :

Degree: 工学硕士

Mentor: 冯祖仁

Year: 2013

Language: Chinese

Cited Count:

WoS CC Cited Count: 0

30 Days PV: 45

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