基于机器视觉移动机械臂运动控制与目标抓取

发布时间：2023-04-03 00:02

　　目前,移动机械臂作为一种经典的轮式移动机器人,相比较于传统工业机器人,智能小车的增加扩大了传统机械臂的可工作空间,机器视觉的增加使其具有自主感知、决策和执行等能力。本文首先根据课题设计需求选购了小车底盘、机械臂、视觉摄像头、主控芯片等设备,并自主设计了驱动板与小车加层板等辅助硬件设备,最后完成相应硬件设备的组装与调试。本文主要研究内容为基于机器视觉的移动机器人的运动控制与目标抓取,研究工作主要从以下几个方面展开:(1)以单目双目视觉系统为研究对象,研究机器视觉目标识别与定位,设计了一种基于目标物边缘比例融合方法的单双目视觉定位方法,实现目标物抓取位置精准定位。单目视觉系统根据单目视觉原理建立了全局空间定位模型,实现目标物定位与障碍物识别。双目视觉系统基于BM匹配算法,利用颜色过滤优化方法,完成目标物空间定位。最后进行基于目标物边缘比例融合方法的单双目视觉定位实验,实现了目标物精准定位。(2)以机械臂为研究对象,研究机械臂的空间运动学控制,首先基于D-H模型建立了机械臂正向运动学模型,分析了机械臂工作空间,然后基于能量最小消耗原则,采用舵机限制优化方法,对于空间目标点进行空间逆运动学优化...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与研究意义
    1.2 机器视觉移动机械臂研究现状
        1.2.1 机器视觉研究现状
        1.2.2 移动机械臂研究现状
        1.2.3 视觉移动机器人研究现状
    1.3 本文研究内容及结构安排
2 移动机械臂软硬件系统介绍
    2.1 移动小车硬件介绍
    2.2 机械臂硬件介绍
    2.3 视觉系统硬件介绍
    2.4 主控系统硬件介绍
    2.5 软件设计介绍
    2.6 本章小结
3 视觉定位系统设计
    3.1 摄像头标定
    3.2 基于颜色特征的目标检测
    3.3 单目视觉定位
        3.3.1 单目成像原理
        3.3.2 全局视觉定位模型
    3.4 双目视觉定位
        3.4.1 双目测距原理
        3.4.2 BM匹配算法
    3.5 单双目视觉融合定位系统设计
    3.6 本章小结
4 机械臂系统运动学分析
    4.1 机械臂运动空间模型建立
    4.2 机械臂正向运动学分析
    4.3 机械臂逆运动学分析与优化
    4.4 本章小结
5 移动小车路径轨迹规划
    5.1 移动小车运动模型的建立
    5.2 全局路径轨迹规划
    5.3 移动小车轨迹跟踪
        5.3.1 纯追踪算法轨迹跟踪
        5.3.2 纯追踪算法的改进
    5.4 本章小结
6 视觉移动机械臂运动控制与目标抓取实验
    6.1 移动机械臂组装与工作流程设计
    6.2 移动机械臂运动控制与目标抓取实验
        6.2.1 运动控制实验
        6.2.2 目标抓取实验
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：3780232