Backstepping+Fuzzy方法在机器人视觉伺服系统中的应用

现代控制方法是解决机器人视觉伺服这类复杂非线性控制问题的有效途径 .本研究的所有实验都是基于GRB 4 0 0 4自由度机器人和CORECO实时图像采集处理系统 ,首先建立了GRB 4 0 0机器人的图像雅可比矩阵 ,针对动态LookandMove系统设计了具有模糊自调节能力的李亚普诺夫递推设计 (Backstepping)控制器 ,给出了闭环系统的阶跃响应实验结果 ,并且与未加模糊调节的原系统的阶跃响应结果做了对比 .比较结果表明这种改进的控制器具备更加良好的动态性能 .     

基于混合智能算法的彩色图像 模糊颜色聚类分割方法研究

结合模糊技术较好地表达和处理了不确定性问题的特点,提出了一种新的彩色图像模糊聚类分割方法.对于信息量大的彩色图像,提出了采用灰度图像处理在RGB颜色空间的应用的分割方法.在足球机器人视觉系统的软件中,设计模糊聚类混合智能算法(包括遗传算法和蚁群算法)进行图像信息处理.实验结果表明:这种方法能有效提高足球机器人视觉系统的识别与跟踪性能.     

Backstepping＋Fuzzy方法在机器人视觉伺服系统中的应用

现代控制方法是解决机器人视觉伺服这类复杂非线性控制问题的有效途径．本研究的所有实验都是基于GRB-4004自由度机器人和CORECO实时图像采集处理系统，首先建立了GRB-400机器人的图像雅可比矩阵，针对动态Look and Move系统设计了具有模糊自调节能力的李亚普诺夫递推设计(Backstepping)控制器，给出了闭环系统的阶跃响应实验结果，并且与未加模糊调节的原系统的阶跃响应结果做了对比．比较结果表明这种改进的控制器具备更加良好的动态性能．     

基于模糊神经网络的机器人感知系统多源信息融合的研究

提出了利用基于模糊神经网络的传声器阵列和双目摄像机信息融合,实现对声源的精确定位和实时跟踪的方法.该方法建立了五层模糊神经网络,设计了各层的输入和输出,利用BP算法调整模糊神经网络的权重和参数获得不同的隶属函数,从而生成相应的模糊规则实现模糊决策.利用Matlab仿真了机器人的感知过程,得到了实际输出和实验输出的误差曲线,验证了基于模糊神经网络多源传感融合算法对于机器人控制的有效性.     

一种基于视觉绕焊炬末端旋转跟踪焊缝机构的伺服控制方法

焊缝跟踪控制包括机器人控制和视觉伺服装置控制两个部分,为了实现工业焊接机器人的智能化和升级改造,提出了一种视觉装置分离于机器人的焊缝跟踪控制方法。描述了视觉装置的位姿,分析了焊接坐标系、焊炬坐标系和视觉坐标系之间的关系;研究了视觉随动装置的转动问题,提出了视觉随动装置绕焊炬转动的模型;运用模糊免疫学思想设计了控制方法,进行了有效的仿真和实验分析,证明了该方法跟踪焊缝具有良好的快速性和稳定性,满足焊缝跟踪要求。     

基于双目视觉的双臂协作教学机器人研究与设计

为弥补智能制造、机器人工程等新专业实验装置短缺、学生创新实践能力亟待提升等问题,本文设计了一种基于双目视觉的双臂协作教学机器人.双臂机械部分设计呈对称结构,底座大而稳定,可以降低制造成本及协作抓取难度;研究设计的示教动作还原算法和重投影误差最小化算法,可以提升机器人末端位姿数据采集精度,使双臂协作抓取更准确稳定.该系统不仅能够通过上位机拖动控制双臂运动完成示教编程及动作组实验,而且还能够进行基于视觉引导的图像处理及单臂抓取实验、运动分析实验、在线编程与协调抓取开放实验.该系统成本低、功能丰富、综合性强,且兼具拖动示教与开放性特点,有助于提升学生创新实践能力,非常适合在智能制造、机器人工程等专业实验教学过程中推广应用.     

基于遗传模糊算法的足球机器人射门动作控制

为了提高足球机器人的射门成功率，给出了一种基于遗传模糊算法的足球机器人射门实现方法。通过建立一个多输入多输出模糊控制器，用一套模糊控制规则控制足球机器人在实时、动态环境中完成射门动作，并采用遗传算法优化模糊规则和隶属度函数，增强了模糊控制系统适应动态变化环境的能力。考虑了轮式移动机器人的运动模型，将更符合实际情况的左右轮速度作为模糊规则内输出。在仿真和全局视觉足球机器人平台上对该算法进行了验证，实验结果证明了方法的正确性。     

教学机器人综合实验平台设计与研发

为了提升机器人工程专业学生综合实践能力,本文设计了一款集机、电、控、图像处理于一体的教学机器人实验平台,将机器人机械结构设计、运动学分析、运动控制、图像处理等技术有机融合,不仅提供了机器人关节装配及实物图演示实验,易于学生理论联系实际深入掌握机器人机械结构及工作原理,而且基于开放的控制实验平台,能够完成机器人的运动学分析、驱动控制、轨迹规划、图像处理及基于视觉引导的物体识别与抓取等实验.该实验平台具有很强的综合性和可操作性,激发了学生的学习兴趣,使学生工程实践与创新能力得到有效提升.     

无标定机械臂视觉伺服控制的实验设计

机器人视觉伺服系统是机器人领域一重要的研究方向,它的研究对于开发手眼协调的机器人在工业、生产、航空航天等方面的应用有着极其重要的意义.研究视觉伺服控制的无标定模型这一问题,首先介绍了无标定的视觉伺服控制原理.然后设计了无标定的视觉伺服控制实验,给出了实验算法,最后给出了实验结果,实验结果表明无标定的视觉伺服控制的有效性.     

基于3D视觉的机器人分拣实验系统研究与设计

针对智能制造工程专业多学科交叉融合特点,开展了基于3D视觉的工业机器人分拣实验系统研究与设计.采用Kinect相机、工业机器人、PC机、末端执行器搭建了系统硬件实验平台;采用支持向量机算法识别目标物体,提出了将中值滤波预处理和最近邻插值修复相融合的空洞毛刺修复方法;针对待识别物体是否重叠相互遮挡设计了基于霍夫变换计算物体中心点位置及基于点云配准的位姿估计定位策略;在上位机交互界面引导下完成机器人分拣系列实验.实验结果表明：该系统能够准确识别快速稳定分拣出特定形状和颜色的目标物体,实验内容涉及机器人、机器学习、图像处理、软硬件设计等多门课程知识与技术,综合性强、开放性好,为智能制造工程专业实验室建设提供了一种综合性创新型实践平台.     

基于视觉的移动机器人轨迹跟踪

借助视觉反馈,研究了质心与几何中心不重合的非完整移动机器人轨迹跟踪控制问题。利用固定在天花板上的摄像机系统,作者提出了一种基于视觉伺服的运动学跟踪误差模型;基于这个模型,在质心与几何中心和视觉参数未知的情形下,作者设计了自适应轨迹跟踪控制器,并运用李雅普诺夫方法严格证明了闭环系统的稳定性。Matlab仿真证明了控制器的有效性。     

基于PUMA机器人的视觉伺服控制实验研究

为解决在视觉伺服过程中存在定位精度低、伺服速度慢的问题 ,给出了一个基于图像特征的机器人视觉伺服控制方法 ,实现了机器人“手 -眼”协调视觉伺服控制 .通过适当的选取图像特征 ,实现了摄像机工作空间运动目标跟踪的视觉伺服任务 ,并采用扩展卡尔曼滤波控制方法完成机器人视觉伺服控制 .同时通过抓取目标物体进行计算机仿真及模拟实验 ,给出了实验数据 .经过比较可以看出 ,运用此方法提高了定位精度及伺服速度     

基于VC的直角坐标机器人控制系统设计

针对现代工业对机器人控制系统开放性和通用性的要求,基于VC++设计了一种直角坐标机器人控制系统。整个系统以"工控机+运动控制卡"为核心,采用GALIL DMC-1842运动控制卡、伺服电机驱动器以及直角坐标机器人构成一个开放式结构。控制系统主要包括硬件设计、软件设计和轨迹规划,实现了单轴点动、连续运动、回零运动以及多轴直线插补、圆弧插补等功能。机器人根据末端执行机构的不同,可完成不同作业任务,具有良好的开放性和扩展性。本文执行机构采用雕刻机专用电主轴,根据设定的雕刻任务,编写轨迹程序,成功实现了雕刻任务。实验结果表明,所设计的机器人控制系统较好的完成了轨迹规划任务,具有很好的性能和应用前景。     

配置机械手的轮式移动机器人目标物体跟踪与抓取

针对配置机械手的室内轮式移动机器人目标物体识别、跟踪和抓取问题,采用一种目标物体识别和机器人定位的方法,利用一种基于模糊控制的轮式移动机器人视觉伺服跟踪控制的方法。针对机器人目标识别跟踪及抓取过程中受环境条件变化的影响,采用HSI颜色模型和基于阈值的区域分割的图像处理方法可以完成目标颜色物体的快速准确识别。基于云台摄像机角度信息的机器人小车目标定位方法和模糊控制理论,设计了模糊跟踪控制器,使机器人输出合适的线速度和角速度,能够实现机器人目标跟踪,使移动机器人趋近目标物体位置,并完成机械手目标物体抓取任务。仿真和实时实验结果表明：所设计的系统具有良好的目标物体识别、跟踪和准确抓取目标的能力。     

变电站机器人视觉伺服系统研究

变电站巡检机器人替代人工巡检变电站设备,主要是机器人携带CCD摄像仪和红外成像仪,在固定点对目标设备的状态进行检测。由于机器人的定位误差和机器人本体自由度的误差,会造成机器人到固定点取图像时巡检目标偏移甚至丢失。采用Adaboost图像识别分类方法和光学成像原理组成视觉伺服控制系统,对机器人进行调整,使巡检目标保持在图像的中心位置。实验结果表明,机器人视觉伺服系统能有效避免机器人定位和自身误差带来巡检目标偏移和丢失的影响。     

直流电动舵伺服系统设计与研究

针对未来高精度、快速响应和小型化的电动舵伺服控制系统的设计问题。通过分析直流舵伺系统的各个组成部分的功能及神经网络模糊控制器控制策略,使用DSP作为控制器构建出电动舵伺服系统,设计神经网络模糊控制算法并进行了半实物试验。试验结果表明,构建的小型化舵伺服系统有很好的动态品质和快速位置跟踪能力,同时,采用DSP控制器设计的数字电动舵伺服系统,满足了高精度与小型化的要求。     

单关节机器人伺服系统的建模与仿真

为了深入研究机器人驱动系统,需要进行单关节机器人伺服系统的建模与仿真。首先对单关节机器人的规划轨迹、机械结构、电气结构和控制器分别建立数学模型;然后根据数学模型在MATLAB/Simulink平台上搭建伺服系统的仿真模型;最后对仿真结果做了分析,为机器人系统的优化设计与调试提供了有效模型和依据。     

基于IPC和DSP的六自由度搬运机器人控制器研究

设计了一种基于DSP技术的六自由度关节型搬运机器人,确定了基于IPC（工控机）和DSP的两级伺服控制方案,并从硬件和软件两方面分别对控制器的结构进行了研究.DSP运动控制卡以TI公司的信号处理器TMS320LF4207作为控制核心,实时运动控制由DSP芯片承担,非实时部分则由IPC处理.研究表明,这种控制模式灵活性好,功能稳定,是一种较为实用的用于高精度伺服控制领域的控制模式.