基于视觉的护理机器人机械臂控制研究

发布时间：2023-08-03 17:48

　　随着人口老龄化日益加剧,护理机器人成为研究热点之一。护理机器人应具有与环境进行复杂交互的功能,需要视觉传感器获取外界环境信息,再通过机械臂与外界物体产生交互,如识别物体并将其搬运至目标位置。因此,研究基于视觉的护理机器人机械臂控制具有重要理论意义与应用价值。本文以护理机器人SEED的ASUS Xtion2深度摄像机和机械臂组成的硬件系统为研究对象,在开源Robot Operating System(ROS)系统中建立了软件构架。基于DenavitHartenberg(D-H)坐标系构建了机器人手臂正运动学模型,在MATLAB中编写了机械臂的逆运动学解算程序,使用数值解法分析了机械臂逆运动学问题。在视觉反馈部分,采用标定靶方法标定摄像机内部参数和机械臂系统的手眼关系外参。针对护理机器人实际工作时由于目标物体与环境对比不明显而产生的特征提取不理想问题,采用AR Tags附着于目标物体的方法得到了较好效果。针对深度信息抖动问题,采用瞬时触发方法采集深度图像,进而得到可用实时深度信息。为了验证本文算法的可行性,在RVIZ平台中实现机器人Unified Robot Description For...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 视觉系统的研究现状
        1.2.2 机械臂路径规划研究现状
    1.3 课题研究内容
        1.3.1 课题重点
        1.3.2 课题所做工作
第2章 视觉机械臂系统
    2.1 视觉机械臂硬件系统
    2.2 视觉机械臂软件系统搭建
    2.3 本章小结
第3章 护理机器人机械臂运动学分析
    3.1 机械臂正运动学分析
        3.1.1 D-H模型搭建
        3.1.2 机械臂正运动学求解
        3.1.3 机械臂工作空间分析
    3.2 机械臂逆运动学分析
    3.3 本章小结
第4章 视觉系统分析
    4.1 摄像机标定
        4.1.1 摄像机参数标定
        4.1.2 机械臂视觉系统手眼标定
    4.2 机械臂视觉系统定位方案研究
        4.2.1 视觉系统摄取图像的特征提取
        4.2.2 使用AR Tags的定位策略
    4.3 本章小结
第5章 机械臂运动规划
    5.1 仿真平台的构建
        5.1.1 RVIZ机器人仿真
        5.1.2 机器人URDF模型
        5.1.3 机器人仿真配置
    5.2 机械臂碰撞检测
        5.2.1 双臂系统的基于包围盒的碰撞检测
    5.3 基于改进人工势场法的机械臂路径规划
        5.3.1 人工势场法基本原理
        5.3.2 改进人工势场法
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 未来展望
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：3838534