基于視覺機器人的目標定位技術研究.pdf

1、隨著我國科技水平的不斷進步，代表著當代高新科技發(fā)展前沿的視覺機器人技術，已經(jīng)成為當前研究的熱點。作為機器人感知信息的重要手段之一，視覺技術不但增強了機器人適應環(huán)境、認知環(huán)境的能力，同時還提高了其工作效率。但作為機器人領域的一個重要分支，工業(yè)機器人仍面臨著如何研發(fā)合適的視覺技術，進而解決其智能化、信息化的問題。工業(yè)環(huán)境下的目標識別與定位是工業(yè)機器人最常規(guī)的作業(yè)，也是柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）的重要環(huán)節(jié)。從而，研

2、究視覺工業(yè)機器人的目標識別與定位具有十分重要的理論價值和實際意義。
　　本文將重點研究如何利用視覺技術實現(xiàn)工業(yè)目標的三維定位及空間姿態(tài)獲取，并在此基礎上聯(lián)合工業(yè)機器人實現(xiàn)對目標的抓取、分揀。為了完成這一目標，本文詳述了基于視覺技術的工業(yè)目標識別與定位的整體流程和技術方法，包括從圖像中得到目標的二維位置信息、雙目視覺下的深度信息獲取，并對基于空間點云的目標姿態(tài)獲取進行了初步研究與仿真實驗。主要研究工作如下：
　　（1）詳細闡述

3、了視覺定位的基本理論和技術流程，包括：攝像機的成像模型、各視覺坐標系之間的轉換關系、攝像機標定的理論和方法以及雙目立體視覺的測距原理等。同時，對比了基于OpenCV和基于MATLAB兩種標定方法，得到了基于OpenCV的標定方法在保證標定精度基礎上具有良好的程序移植性的結論。
　　（2）在目標的識別和定位研究中，首先采用基于邊緣梯度的形狀匹配算法識別目標，并通過基于亞像素的邊緣細化算法來提高識別速度，結合攝像機標定及坐標系轉換結果

4、，得出目標在二維平面上的精確位置信息，然后，在此基礎上通過雙目視覺的三角測距原理獲取目標的深度信息。
　?。?）已知目標的三維坐標后，基于目標輪廓的空間點云，提出一種利用模型點云和目標點云之間剛體變換關系來獲取目標空間姿態(tài)的方法，并采用基于迭代最近點（ICP）算法的三維點云配準方法計算該剛體變換，最后針對提出方法的配準效果進行了MATLAB仿真驗證。
　?。?）進行了聯(lián)合視覺技術與工業(yè)機器人的定位抓取實驗，在完成視覺坐標系到