基于視覺伺服控制的智能機器人設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著機器人技術(shù)的發(fā)展，機器人在感知、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)的機器人在感知、識別、推理、規(guī)劃等方面手段較單一，有較強的局限性，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)充分利用計算機技術(shù)和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，利用視覺信息進行反饋，經(jīng)視覺信號處理后，能更精確、靈活、自主地對機器人進行控制，從而具有非特定環(huán)境下的作業(yè)的能力，已逐步發(fā)展成為機器人伺服控制系統(tǒng)領(lǐng)域的一個新興分支，在

2、機器人控制中具有難以替代的作用。
　　本文主要研究機器人視覺伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，即基于視覺伺服控制理論，構(gòu)建機器人視覺伺服控制系統(tǒng)。主要包括建立自主設(shè)計的機器人機械結(jié)構(gòu)，完成基于視覺圖像處理的目標(biāo)特征庫的構(gòu)建，并在確定機器人運動控制參數(shù)后實現(xiàn)運動控制算法，完成機器人基于視覺伺服的控制。
　　首先依據(jù)視覺伺服控制理論，完成了機器人視覺伺服控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。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驅(qū)動方案等。
　　然后完成了機器人機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計和驅(qū)動控制電路的設(shè)計。機械結(jié)構(gòu)包括底盤框架結(jié)構(gòu)、行走機制、和機械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計。其中機械臂采用三自由度設(shè)計，并依據(jù)拉格朗日力學(xué)分析方法建立了機器人動力學(xué)控制方程。驅(qū)動控制電路主要適應(yīng)雙處理器控制機制，實現(xiàn)了電源供電、圖像采集感知和驅(qū)動控制等主要電路。
　　最后，在雙處理器控制機制的基礎(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)特征庫的建立、圖像匹配的實現(xiàn)、目標(biāo)體空間坐標(biāo)的確定等。即通過對目標(biāo)模型學(xué)習(xí)以構(gòu)建目標(biāo)特征庫，設(shè)計匹配算法，對提取的目標(biāo)特征值與目標(biāo)特征庫的特征值進行匹配，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)完成機器人的運動控制功能。即根據(jù)方位確定算法，并確定機器人運動控制參數(shù);然后按照運動控制算法，控制機器人完成目標(biāo)體的抓取。
　　系統(tǒng)測試表明，采用視覺伺服控制的機器人能很好地對目標(biāo)體進行學(xué)習(xí)，對已學(xué)習(xí)目標(biāo)體能較精確地完