视觉功能六自由度工业机器人的研制

工业机器人研究已进入智能化阶段,用视觉传感器来实现机器人的智能化具有很多的应用场合和很好的工程可实现性。本文研制了六自由度工业机器人机械本体,基于运动控制卡模式构建了机器人控制的软、硬件系统。在此基础上,运用dsp视觉处理系统实现了视觉信息与控制系统的通讯,运用摄像头对动态目标图像信息的获取,能够实现机械手末端跟随动态目标运动。实验结果表明,机械手末端能够在工作空间内沿任意轨迹运动,并且能够实现视觉范围内动态目标的视觉随动。该视觉功能六自由度机器人的成功研制为智能化工业机器人的产品化奠定了基础。     

基于双目视觉识别技术的智能挖掘机器人研究

为能够在无人驾驶情况下完成各项复杂作业任务,设计和研究具有双目立体视觉系统的智能挖掘机器人.该挖掘机器人可实时捕获机身周围的图像信息、求取对象物特征点的立体坐标,并根据计算结果自行规划并控制执行单元完成作业任务.通过实验验证,该挖掘机器人满足现场作业的精度要求和环境要求,可有效提高作业质量,减轻劳动强度,提高生产效率.为工程机械的自动化、智能化提供了新的解决方案,具有重要的社会经济效益.     

排爆机器人双目立体视觉系统设计

双自立体视觉是计算机视觉的一个重要分支,双目立体视觉直接模拟人类双眼处理景物的方式,可靠简便,在许多领域均极具应用价值,例如在机器人视觉系统中的应用.本文基于排爆机器人的应用,详细描述了排爆机器人双目立体视觉系统的设计与实现,由双目立体视觉系统根据目标物的二维图像计算出目标物的三维坐标.实验表明该系统能提高排爆机器人智能性与易操作性,大大提高了机械人的定位精度.     

挖掘机器人双目视觉系统标定方法与立体匹配

在挖掘机器人视觉系统实现中,摄像机标定、特征提取、立体匹配是关键环节,而立体匹配又是视觉系统中最复杂、最重要的步骤。首先分析了通用双目立体视觉模型及平行双目立体视觉模型,对挖掘机器人平行双目立体视觉系统测量方法及参数标定进行了研究。结合基于特征的匹配方法,通过对左、右图像角点的提取,实现了基于极线几何约束的特征点匹配。通过对铲斗图像匹配实验,验证了该方法能满足挖掘机器人视觉系统要求。     

基于双目视觉的塑料零件数模重构研究

对双目视觉技术进行了系统阐述,利用双目视觉技术提取塑料零件的三维信息,进行三维模型的重建,并通过试验验证了三维恢复的精度和三维模型重建的效果。     

基于双目视觉的目标定位系统设计

基于双目视觉原理进行目标定位可以得到目标的深度信息。本文对双目视觉关键技术中的摄像机标定和立体匹配进行深入研究,采用改进的平面标定法和基于外极线约束和灰度相关性的立体匹配算法。搭建双目视觉系统实验平台,编制目标定位程序。实验结果验证本文方法的准确性。     

基于视觉引导的工业机器人定位抓取系统设计

以美国国家仪器公司的视觉开发模块NI Vision为软件支撑和以ABB-IRB120型机器人,摄像机和传送带为硬件基础,对视觉识别与检测系统进行了模块化设计,构建了一个基于单目视觉的工业机器人工件自动识别和智能抓取系统,其中ABB-IRB120型工业机器人作为操作手臂,用CCD相机、运动控制器和工控机搭建了机器人视觉控制平台,通过建立抓取系统的参数化模型给出图像坐标到机器人坐标的转换算法,利用NI Vision中提供的图像处理、模式匹配等方法,在C#环境下进行开发,实现了目标定位和机器人控制两大基本功能,最终控制机器人完成目标工件的抓取。     

基于工业CCD摄像机的机器人视觉定位系统研究

提出了一种基于工业CCD摄像机的机器人顶部视觉定位检测技术。CCD传感器感应由光学镜头聚焦的光线在其电荷收集品格阵列上产生的电荷来获得3D场景的视觉信息,并将其输送到图像采集卡。图像采集卡通过对场景信号解析,再通过机器视觉算法对机器人识别,并通过建立图像坐标与世界坐标之间的关系得出机器人的世界坐标,进而对机器人的移动进行导航。     

基于双目视觉的空间点位置测试

为了获取物体空间位置参数,提出基于双目视觉的测试方法。给出了双目视觉测试的基本原理,建立双目视觉的测试模型,并完成了双目测试系统的标定,最后进行了测试物体位置的实验并利用距离对测试结果进行了可靠度分析。分析结果表明:测量系统对空间位置测试精度可达0.36%。     

基于双目视觉的工业机器人运动轨迹准确度检测

针对工业机器人运动轨迹准确度检测困难的问题,提出了一种基于双目视觉理论的检测方法。根据空间解析几何学中点、线和面三者之间的约束关系,建立了基于直线特征匹配的工业机器人运动轨迹位姿视觉检测模型。基于此模型对一种典型六轴工业机器人运动轨迹的位置偏差和姿态偏差进行了测量。测量结果表明采用这种方法的测量系统结构相对简单,能够方便地进行工业机器人动态轨迹准确度的测量。     

二自由度门式起重机器人控制系统硬件的选择

为了解决二自由度门式起重机器人的吊运轨迹精确跟踪控制和反晃动的有效消除,在前人研究结果和建立其非线性动力学模型的基础上,运用基于模糊PID的轨迹跟踪控制方式可达到要求.基于这样的实验要求选择系统软硬件,在选定Matlab/Simulink等软件的情况下,介绍了几种控制硬件,根据设计方案,选定了符合要求的控制硬件,即固高多轴运动控制卡GTS - X00 - PV/PG - PCI来实现轨迹跟踪控制.     

双目立体视觉测量系统的标定

考虑传统的自标定方法虽然无需场景信息即可实现摄像机标定,但是标定精度较低,故本文提出了一种新的大视场双目视觉测量系统自标定方法。该方法无需高精度标定板或者标定物,仅需利用空间中常见的平行线和垂直线建立摄像机参数与特征线间的约束方程,即可实现摄像机的内参数与旋转矩阵标定;同时利用空间中距离已知的3个空间点即可线性标定两摄像机间的平移向量。通过标定实验对本文提出的方法进行了验证。结果表明:该方法标定精度能够达到0.51%,可以较高精度地标定双目测量系统。由于避免了大视场测量系统标定中大型标定物制造困难,以及摄像机自标定过程中算法冗杂,标定精度不高等问题,该方法操作简便,精度较好,适用于大视场双目测量系统的在线标定。     

双目立体视觉的研究现状及进展

双目立体视觉是机器视觉的一个重要分支,通过直接模拟人眼观察和处理景物的方式来进行测量,是一种速度快、精度高、操作简便的非接触式测量方法,在农业、工业及军事等领域均有着广阔的应用前景。为此介绍了双目立体视觉的原理及实现步骤,总结了近年来国内外相关研究现状,并对该技术的发展趋势作了展望。     

并联机器人双目主动视觉目标定位的研究

为解决并联机器人"盲"工作状态,提高并联机器人的运动精度,构建了一种对并联机器人工作空间监测的双目主动视觉监测平台,并在双目主动视觉监测平台上给出了一种视觉空间目标定位算法.该算法分别研究了两个摄像机光轴在同-平面和不同平面时的空间目标定位问题.     

野外大视场双目视觉物体定位监测系统的单参数快速标定

提出了一种只对相机水平偏角进行现场校准的标定方法用于野外远距离、大视场、双目视觉物体定位监测系统的快速标定.该方法通过合理考虑视觉传感器的调平装置,结合现场使用过程中相机焦距值固定的特点,简化了测量模型,减少了待标定参数;只需要测得监测中心和相机在大地坐标系中的经纬度坐标及监测中心的图像坐标即可完成系统标定.由于不需要高精度靶标,从而克服了靶标移动及摆放对标定过程的影响.在实际使用中,对2 km以外400 m×800 m的区域进行监测时,相对定位误差小于0.25％,其中由焦距值误差引起的相对定位误差不超过0.07％.该摄像机标定方法在保证测量精度的同时,具有易实现、用时少等优点,适用于野外大视场环境下物体的快速定位监测.     

基于PMAC的6自由度船舶运动模拟台控制系统设计

介绍了6自由度船舶运动模拟台的基本工作原理，对其运动学的反解进行了分析，重点设计了基于PMAC卡的控制系统。充分利用了PMAC卡的实时控制能力来进行电液伺服系统的数字控制，使该模拟台可以较好地模拟船舶在各种海惰下的运动，并且运行稳定、操作方便。     

Real-time contactless measurement of robot pose in six degrees of freedom

For dynamically measuring position in three degrees of freedom laser tracking systems are well known. Up to now no possibility to measure also orientation using the same laser beam has been known. We present a technique to incorporate orientation measurement into a laser tracking system that requires only minor changes in the existing hardware. The method is based on the analysis of an image of the reflected laser beam intensity distribution. In this image the edges of a slightly modified retroreflector represent a function of the orientation of the end-effector holding the retroreflector. It is shown that from this image the orientation can be determined uniquely and in real time.

A laser tracking system including position and orientation measurement constitutes an instrument to accurately determine robot performance as well as to acquire hints on how to improve robot models and control algorithms.     

基于单目视觉的工业机器人目标识别技术研究

为实现工业机器人能在多个目标的工作环境下自主识别指定的目标,提出了一种基于单目视觉技术的解决方法.主要采用中值滤波和最大类间方差法对初始图像分别进行滤波和分割,给出一种新的统计矩阵标记区域算法,利用目标本身的几何特征达到识别目的,选取质心标记法实现目标物体的定位.实验结果表明,该方法在较复杂的环境下能够获得较好的识别定位指定目标的效果,为工业机器人抓取目标提供了必要的信息.     

基于虚拟样机技术的六自由度平台运动学仿真

使用虚拟样机技术对六自由度平台进行了建模与仿真,该方法可有效的减少因平台工作空间求解困难而导致的驱动杆相互之间干涉和运行轨迹规划不当等问题的产生。同时还可让人更加直观的观察到平台的运动情况,方便了对平台位置运动控制策略进行校验,从而可以确保真实平台能够安全、正常的运动。该方法简单、高效,具有较大的实用价值和一定的创新性。     

基于单目视觉的工业机器人智能抓取研究

针对工业装配生产线的自动装配问题,设计了一种基于单目视觉技术的机器人自动识别与智能抓取的结构.运用最大隶属度规则建立匹配关系矩阵,构建决策矩阵达到工件的模糊自主识别目的,并采用基于二阶惯性矩的轴向确定方法.在机器人装配作业平台上进行了工件识别与抓取的实验研究,实验结果表明,该方法能够获得很好的识别效果和实时性,为工业机器人智能抓取目标提供了必要的信息.