基于视觉的驾驶机器人导航技术

对驾驶机器人的视觉导航技术进行了研究,提出了一种快速可靠的车辆引导线检测算法.该算法首先对感兴趣的移动窗口进行有条件的边缘检测,进而引入了梯度方向直方图的处理思想,制定了车辆引导线边缘候选点集与有效点集的筛选算法,最后,通过所提出的一种基于标量化处理Kalman滤波方法实现了引导线特征参数的快速准确提取.试验表明,本文提出的检测算法能够满足复杂路况下的导航需要,具有30ms/帧的实时处理速度.     

基于视差空间运动估计的高精度立体视觉定位

立体视觉定位算法的运动估计通常在3D欧式空间中进行,但由于特征点3D坐标的噪声各向异性且分布不均匀,3D重建在深度方向上比另两个方向上的准确性差,从而导致3D欧式空间运动估计精确不高.本文提出了一种新的基于视差空间运动估计的高精度立体视觉定位算法.算法首先采用视差空间4点闭环线性解法和RANSAC算法得到初始鲁棒运动估计和匹配内点.接着,利用新的视差空间再投影误差函数提出了基于LM算法的视差空间运动参数非线性优化方法,对初始运动参数进一步优化.视差空间噪声分布均匀且各向同性,本文的初始运动参数线性估计和非线性优化都在视差空间中进行且能达到全局最小.仿真实验和真实实验结果表明,本文算法能得到高精度的立体视觉定位结果,优于传统的3D欧式空间运动估计方法.     

某型惯导系统惯性元件的选型设计

本文以某个特定惯导系统为设计目标,根据系统导航定位精度这个中心指标,结合使用环境等因素,通过总体指标反推计算的方法,确定系统选用陀螺仪和加速度计的主要指标,完成选型设计。     

基于光学小波变换的机器人视觉传感器设计

针对视觉系统处理速度慢的问题,利用光电信息技术设计出基于光学小波变换的机器人视觉传感器。该传感器用4 f光学处理系统实现光学小波变换滤波,以计算机编程加载滤波器,因此兼有光学信息处理的二维、高速、并行和大容量的优点,以及计算机控制灵活的优点。图像特征提取仿真实验结果表明:效果理想,处理速度快,方案可行。     

基于视觉的微机器人结肠镜运动导航

设计出一种用形状记忆合金驱动的头部转动机构和一种基于视觉的控制算法,用其进行了微机器人结肠镜在肠道内的自主导航研究.建立了转动机构模型,推导出记忆合金弹簧位移和偏转角度之间的关系.针对人体腔道内图像特点,使用腐蚀生长法找到腔道中心,反推出头舱的偏转角度和记忆合金弹簧位移.基于Preisach模型,提出了记忆合金驱动的前馈控制算法,进行了数字仿真和猪大肠内离体试验.结果表明,控制算法偏转误差小于2.6°,具有良好的实时性.该系统灵活可靠、控制方便,为主动式无创诊疗内窥镜的临床应用奠定了基础.     

基于模型的水下机器人视觉悬停定位技术

根据7000米载人潜水器水下作业的需要和特点,提出了一种基于单目视觉位姿测量原理的水下机器人悬停定位方法,构建了包含水下目标识别与跟踪、三维位姿计算及水下机器人控制三项关键技术的水下演示实验系统。以自行研制的水下机器人控制系统实验研究平台为实验载体,以4个按正四面体分布的小球构成的合作目标为观察目标,在室内实验水池中实现了水下机器人悬停与定位演示实验。实验结果显示,系统能够弓I导机器人运动到指定位姿并实现稳定的悬停和定位。该项研究为基于模型的单目视觉三维位姿测量技术开辟了水下机器人应用新领域。     

基于视觉的机器人在管道检测中的远程控制研究

研究了在管道环境下,基于视觉的机器人管内运动导航问题。提出了一种机器人管道内的视觉导航策略,研究了障碍物识别、弯道识别关键技术;根据管道检测机器人系统的特点,设计了基于C/S模型的网络实时视频传输系统,采用MPEG4视频编码器对图像进行编解码。实验显示所研制的系统不仅能保证机器人图像传输的实时性,而且能实现多信息的同步。     

基于视觉标定的包装搬运机器人定位方法

目的为了提高包装搬运机器人的定位精度,提出一种基于机器视觉的末端执行器定位方法。方法基于OpenCV设计一种视觉标定算法,该算法包括摄像机标定和位姿标定,可实现待码放物体图像坐标和机械手坐标之间的变换。结合工控机和运动控制卡设计其控制系统,同时给出硬件设计和软件设计方法。最后进行实验研究,包括原点定位和重复定位。结果实验结果表明,所述控制方法能够提高搬运机器人的定位精度,原点定位误差约为0.14 mm,重复定位误差约为0.6 mm。结论该搬运机器人定位方法能够满足包装码垛要求。     

基于MEMS陀螺的低成本捷联惯导系统设计

介绍了一种基于MEMS陀螺和石英挠性加速度计的低成本捷联惯性导航系统的设计与实现方法。给出了惯性测量单元(IMU)的模型方程,并在全温下对IMU的输出进行补偿;采用"四元数"法进行姿态计算,通过坐标变换、积分运算确定载体的速度、位置;对惯测样机进行了60 s的静态测试,结果表明该系统短期准确度满足SINS/GPS组合导航系统需求。     

基于显微视觉与微力觉柔顺混合控制的微操作机器人

简单介绍了一种基于显微视觉和微力觉柔顺混合控制的微操作机器人的系统构成，并重点介绍了显微视觉系统和微力控制系统的组成及工作原理。阐述了显微视觉伺服系统和力觉柔顺控制在微操作机器人中的作用。同时，基于视觉与力觉混合控制技术，以微小轴孔零件装配任务为研究目标，进行了微装配试验，并取得较好效果。     

基于SLAM导航的多目视觉AGV系统设计

目的为了进一步提高SLAM定位精度和小障碍物识别能力。方法采用SLAM与多目视觉结合的方法,首先构建AGV运动学模型,然后构建双目立体视觉模型,基于SURF+RANSAC改进的分区域加权算法,尽可能剔除冗余误匹配对,显著提高匹配精度。其次,在传统SLAM导航基础上融入单目视觉,实现关键工位点精确定位停靠,并给出二维码遮挡缺损情况下的解决方法,采用双目视觉实现距离实时测量。结果双目距离检测精度可达±1.88 mm,轨迹精度可以控制在±2 mm。结论融合SLAM和多目视觉可以有效提高导航定位精度和小障碍物识别能力,提高了SLAM的应用领域,具有一定的推广前景。     

基于3D视觉传感器的龙门架机器人手眼标定方法

针对龙门架机器人末端执行机构只具有三个正交方向上的平移自由度的工作特性,参照传统手眼标定的两步法,设计了一种直接对3D视觉传感器的点云坐标系与机器人执行机构的工具坐标系进行手眼标定的方法.该方法只需要操作机器人进行两次正交的平移运动,采集三组标定板图片和对应点云数据,并通过执行机构的工具中心点(TCP)接触式测量出标定...     

基于视觉和工业机器人的动态抓取技术

目的 针对传送带输送产品过程中,机器人动态抓取产品的位姿数据计算问题,提出一整套基于智能相机和编码器检测的位姿数据计算方法。方法 首先搭建一套相机检测和机器人动态抓取系统模型,介绍抓取系统的构成及其工作过程;其次,为抓取系统创建各个坐标系,详细介绍各个坐标系间的变换关系、矩阵模型及需要标定的量;再次,设计标定量的测算过程和计算公式;最后,搭建以三菱工业机器人、欧姆龙智能相机及编码器等核心部件为主的实验样机,对上述位姿数据计算方法进行测试和验证。结果 实验结果表明,产品位姿数据的计算值与实测值之间的误差低于0.4 mm。结论 基于视觉和编码器检测的机器人动态抓取精度符合工程应用要求。     

一种新的双目固定式机器人三维视觉定位方法

三维视觉定位是基于位置的机器人视觉伺服的重要步骤,直接影响到系统的控制精度。本文针对眼固定式双目视觉机器人,提出了一种基于基坐标系的直接视觉定位方法,通过点-极线对建立齐次线性方程组以求解包含了双摄像机相对位置等信息的基本矩阵,再根据基本矩阵的性质将其分解为双摄像机相对于机器人基坐标系的投影矩阵,进而通过由空间平面确定的直线方程直接进行基于基坐标系的重建。该方法简单直接易于实现,相关实验通过将重建得到的坐标与实际坐标相比较,验证了该定位方法的精确性和有效性。     

基于机器人听觉和视觉的目标搜索策略

提出了一种运用行为规则库和综合使用听觉信息、视觉信息来完成目标搜索的策略.该策略首先由机器人的传声器阵列和双目立体视觉摄像机采集环境信息,然后通过行为控制中心决定执行规则库中的动作完成目标搜索,从而避免使用机器人的单一感官信息造成的难题.行为规则库由4条和机器人听觉模块和视觉模块相关的规则组成.听觉模块基于五元传声器阵...     

基于门牌号识别的移动机器人全局自定位方法研究

提出了一种采用单目视觉和多超声传感器来识别门牌号的室内移动机器人全局自定位方法和导航策略。机器人通过搜索并识别走廊中各房间的门牌号码来实现自身的定位与导航。此外，给出了该导航系统的机器人控制体系结构。依据该体系结构，运用Hough变换，Randon变换和模板匹配等手段，给出了搜索策略及有关算法，主要包括门的定位与识别、图像的倾斜校正、图像分割以及门牌号的识别等。最后，利用我们自行设计和开发的CASIA-I移动机器人对所提出的导航策略和导航算法进行了实物实验验证。结果表明该导航策略是一种较为有效的方法。     

惯性稳定万向架中基于SBG惯导的捷联控制技术

轻小型SBG惯性导航系统具有体积小重量轻的特点,可以用于光电跟踪系统的直接及捷联位置稳定。本文研究了万向架中基于轻小型SBG惯导的五种惯性稳定控制方法,并进行了理论分析及实验验证。经典位置捷联稳定技术由于位置带宽的限制扰动抑制能力有限,难以满足高精度稳定要求。本文提出了一种基于SBG的位置速度双扰动前馈的稳定方法,并通过引入高通滤波器实现扰动前馈的解耦,可以进一步提升系统扰动抑制带宽以及稳定能力。理论分析和实验结果表明：在不考虑应用条件的限制时,虽然受到带宽的限制,基于SBG的陀螺直接稳定控制方法扰动抑制效果较好;而在平台体积重量受到限制的情况下,所提出的基于SBG的双扰动捷联稳定可以进一步提升系统扰动抑制能力,获得更好的稳定精度。     

基于VisionPro的视觉定位软件设计

机器人视觉是通过模拟人的视觉系统来观察和了解客观世界,它的具体过程为：获取数字图像、图像去噪、摄像机参数的标定、特征提取等。本文基于cogneX公司的viSionPro机器视觉开发软件完成图像获取,摄像机的标定,图像特征提取等任务。其中,摄像机标定采用Imagewarping技术,特征定位采用PatMax技术进行图案匹配和检测。     

基于双目视觉的自主跟踪机器人

双目立体视觉过程与人类视觉的立体感知过程非常相似，直接模拟人类双眼处理景物的方式，由于具有极大的应用前景。本文就双目视觉的自主跟踪机器人设计分别提出了双目视觉系统的方案以及机械控制策略，对于实现软硬件系统设计具有一定的指导作用。     

基于立体视觉的移动机器人自主导航定位系统

描述了一种基于立体视觉的移动机器人自主导航定位系统。该系统采用双目立体视觉完成环境特征的3D信息提取,实时计算出机器人相对作业目标的位姿（6D）关系,导引移动机器人控制系统按目标异向进行运动。系统在相对位姿计算中采用旋动（Screw）理论,将带约束的多变量函数的非线性优化问题转化为线性方程组的最小二乘问题,简化了计算复杂性。实验表明,这个导航定位系统在定位精度和数据处理速度上均可满足机器人导航的要求。