基于視覺伺服控制的智能機(jī)器人設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人在感知、思維、效應(yīng)方面開始發(fā)展成為全面模擬人的機(jī)器系統(tǒng)，承擔(dān)著越來越復(fù)雜和多樣性的任務(wù)。傳統(tǒng)的機(jī)器人在感知、識(shí)別、推理、規(guī)劃等方面手段較單一，有較強(qiáng)的局限性，只適應(yīng)于特定環(huán)境下的特定作業(yè)。視覺伺服控制系統(tǒng)充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，利用視覺信息進(jìn)行反饋，經(jīng)視覺信號(hào)處理后，能更精確、靈活、自主地對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制，從而具有非特定環(huán)境下的作業(yè)的能力，已逐步發(fā)展成為機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)領(lǐng)域的一個(gè)新興分支，在

2、機(jī)器人控制中具有難以替代的作用。
　　本文主要研究機(jī)器人視覺伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，即基于視覺伺服控制理論，構(gòu)建機(jī)器人視覺伺服控制系統(tǒng)。主要包括建立自主設(shè)計(jì)的機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，完成基于視覺圖像處理的目標(biāo)特征庫(kù)的構(gòu)建，并在確定機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)后實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制算法，完成機(jī)器人基于視覺伺服的控制。
　　首先依據(jù)視覺伺服控制理論，完成了機(jī)器人視覺伺服控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。為了提高控制系統(tǒng)性能，采用了雙處理器控制的方案，并分別確定了

3、視覺伺服控制總體處理流程、圖像分析處理和電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案等。
　　然后完成了機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)。機(jī)械結(jié)構(gòu)包括底盤框架結(jié)構(gòu)、行走機(jī)制、和機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其中機(jī)械臂采用三自由度設(shè)計(jì)，并依據(jù)拉格朗日力學(xué)分析方法建立了機(jī)器人動(dòng)力學(xué)控制方程。驅(qū)動(dòng)控制電路主要適應(yīng)雙處理器控制機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了電源供電、圖像采集感知和驅(qū)動(dòng)控制等主要電路。
　　最后，在雙處理器控制機(jī)制的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了視覺伺服控制軟件系統(tǒng)。主要完成了基于圖像處理

4、技術(shù)的目標(biāo)特征庫(kù)的建立、圖像匹配的實(shí)現(xiàn)、目標(biāo)體空間坐標(biāo)的確定等。即通過對(duì)目標(biāo)模型學(xué)習(xí)以構(gòu)建目標(biāo)特征庫(kù)，設(shè)計(jì)匹配算法，對(duì)提取的目標(biāo)特征值與目標(biāo)特征庫(kù)的特征值進(jìn)行匹配，完成目標(biāo)的空間定位。本文還完成了依據(jù)目標(biāo)空間定位參數(shù)完成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制功能。即根據(jù)方位確定算法，并確定機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制參數(shù);然后按照運(yùn)動(dòng)控制算法，控制機(jī)器人完成目標(biāo)體的抓取。
　　系統(tǒng)測(cè)試表明，采用視覺伺服控制的機(jī)器人能很好地對(duì)目標(biāo)體進(jìn)行學(xué)習(xí)，對(duì)已學(xué)習(xí)目標(biāo)體能較精確地完