基于三维重建及关系推理的未知堆叠物体抓取方法研究

发布时间：2023-03-26 19:32

　　机器人抓取技术作为机器人的一项重要能力,由于工作任务的升级以及场景的动态变化对其从感知到认知、推理、决策的智能化进阶提出了要求,这使得实现机器人自主抓取服务的深层研究成为近年来研究的重点。对于从模拟环境逐渐过渡到真实非结构化环境中的抓取物体过程,主要是环境感知、机器人认知和抓取规划等问题阻碍了机器人抓取应用的发展。现阶段,基于视觉信息的定位来引导机器人完成目标抓取已经得到了广泛的应用,但大多都是面向独立或单类物体进行抓取操作,而对于存在未知堆叠物体场景的抓取方法尚未得到很好的解决,这极大地限制了机器人在真实世界的应用。本文从环境感知角度出发解决未知物体的识别和定位问题,增添了场景结构上的理解对堆叠物体的空间关系进行推理,为机器人抓取提供抓取顺序上的策略,以避免不必要的跌落破坏等影响,实现在真实世界中安全稳定地完成自主抓取操作。首先,对单视角采集到的信息,利用深度神经网络图像分割技术与点云几何分割算法融合的方法来提高物体边缘分割的精准度,将分割精确度提高20%左右,从而实现对未知物体准确的语义识别和定位;然后利用机器人正运动学获取相机的变换矩阵进行多视角下的地图拼接,并对于机器人运动产生...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 机器人抓取方法研究现状
        1.2.2 三维场景重建的研究现状
        1.2.3 空间支持关系的研究现状
        1.2.4 文献综述分析
    1.3 本课题主要研究内容
第2章 基于视觉的未知堆叠物体三维重建研究
    2.1 引言
    2.2 未知物体识别与图像分割算法研究
        2.2.1 实例分割算法的基本原理
        2.2.2 点云几何分割算法原理
        2.2.3 融合分割算法设计
    2.3 三维重建过程相机位姿优化方法研究
        2.3.1 图像关键点特征提取方法研究
        2.3.2 多视角图像间特征匹配方法设计
        2.3.3 基于堆叠物体的多视角地图拼接算法
    2.4 未知物体的三维语义分割地图建立仿真实验
    2.5 本章小结
第3章 基于支持关系推理的堆叠物体抓取方法研究
    3.1 引言
    3.2 堆叠物体支持关系推理算法设计
        3.2.1 堆叠物体间关系点提取算法
        3.2.2 物体受支持稳定性推理研究
        3.2.3 关系支持树建立
        3.2.4 支持关系推理算法仿真实验验证
    3.3 基于支持关系的抓取位姿检测算法
        3.3.1 抓取位姿候选集合的初步筛选
        3.3.2 CNN网络设计应用
        3.3.3 抓取算法仿真实验验证
    3.4 本章小结
第4章 基于三维重建及支持关系推理的未知堆叠物体抓取方法实验研究
    4.1 引言
    4.2 实验平台搭建
        4.2.1 基于detectron框架预训练设计
        4.2.2 基于ROS的机器人仿真平台搭建
    4.3 实验验证与分析
        4.3.1 同类堆叠物体抓取实验研究
        4.3.2 多类堆叠物体抓取实验研究
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3771578