關(guān)節(jié)機器人視覺伺服控制系統(tǒng)研究.pdf

1、把視覺傳感器與機器人結(jié)合起來,賦予機器人系統(tǒng)視覺功能,讓機器人能感知外部的世界,大大提高了機器人的適用性,使機器人在特定的環(huán)境下能幫助人類解決一些難以解決的問題,是智能機器人系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,也是機器人技術(shù)研究發(fā)展的一個重要方向。本文論述了當(dāng)前機器人視覺伺服技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,在此基礎(chǔ)上進一步論述了機器人視覺伺服控制系統(tǒng)所面臨的主要問題和發(fā)展前景。結(jié)合公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(nyhyzx07-005):“機械手式全自動

2、裸根苗移栽機研制”項目,搭建了關(guān)節(jié)機器人視覺伺服控制系統(tǒng)的硬件平臺,完成了其相應(yīng)功能的控制程序編制和操作界面的開發(fā),本文所做的工作主要有以下五個部分:
　　1.從視覺伺服系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)、攝像機的安裝方式、視覺伺服系統(tǒng)硬件設(shè)計三方面入手對機器人伺服控制系統(tǒng)進行了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計,完成了實現(xiàn)機器人視覺伺服控制系統(tǒng)的硬件的設(shè)計。其中視覺系統(tǒng)的硬件設(shè)計方面又包括、攝像機、圖像采集卡、運動控制控制部分和關(guān)節(jié)機器人四個方面;
　　2.從連桿坐

3、標(biāo)系的建立,手部姿態(tài)的描述等方面進行了對關(guān)節(jié)機器人進行運動學(xué)分析,最后把D-H坐標(biāo)系法引用到本系統(tǒng)所使用的SCARA機器人運動學(xué)中,建立了系統(tǒng)所用的關(guān)節(jié)機器人各個連桿的坐標(biāo)系,求出了各個連桿的參數(shù),最后用MATLAB進行矩陣運算,求出了關(guān)節(jié)機器人正、逆運動方程的解;
　　3.建立了攝像機的成像模型,求解了圖像坐標(biāo)系、攝像機坐標(biāo)系、世界坐標(biāo)系三者之間的關(guān)系,確定了攝像機標(biāo)定所要研究的主要參數(shù)。根據(jù)實驗室現(xiàn)有的條件,采用修正過的Tsa

4、i兩步標(biāo)定方法,做了大量的試驗求出了本視覺伺服控制系統(tǒng)所用攝像機內(nèi)、外參數(shù),完成了對攝像機的標(biāo)定;
　　4.在視覺信息處理方面從圖像的預(yù)處理、圖像的分離、圖像的模板匹配、目標(biāo)物的提取等四個方面著手,最后為本伺服控制系統(tǒng)確定了用直方圖增強的方法對圖像進行預(yù)處理,實驗論證了用Canny算子對圖像邊緣的檢測效果,提出在機器人視覺伺服中可以用Canny邊緣檢測法來檢測圖像各區(qū)域的邊緣以實現(xiàn)圖像的分離,最后用模板匹配的方法來實現(xiàn)對目標(biāo)物的識