基于位置的機(jī)械臂視覺(jué)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、為了適應(yīng)環(huán)境的變化，機(jī)器人需要有外部傳感器來(lái)感知外部環(huán)境，而視覺(jué)傳感器提供的信息量最大。視覺(jué)傳感器的引入能夠使機(jī)器人的智能化程度有很大的提高。
　　視覺(jué)伺服控制系統(tǒng)是根據(jù)視覺(jué)傳感器得到的目標(biāo)物體的位置信息，需要在機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的基礎(chǔ)上，計(jì)算在笛卡爾空間中的誤差，設(shè)計(jì)視覺(jué)控制器消除關(guān)節(jié)空間的誤差。本論文的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的基于位置的視覺(jué)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使機(jī)械臂末端執(zhí)行器跟蹤運(yùn)動(dòng)物體的軌跡。視覺(jué)控制系統(tǒng)包括關(guān)節(jié)伺服控制系統(tǒng)和基于位置的

2、視覺(jué)控制器。
　　本文首先分析了機(jī)器人技術(shù)和機(jī)器視覺(jué)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，介紹了視覺(jué)伺服系統(tǒng)的分類，根據(jù)實(shí)體機(jī)械臂的特點(diǎn)，選擇了攝像機(jī)固定、基于位置的視覺(jué)伺服控制系統(tǒng)。然后進(jìn)行了機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的仿真驗(yàn)證。設(shè)計(jì)調(diào)試了關(guān)節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)，關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路板采用PWM調(diào)速的方式，速率控制閉環(huán)（內(nèi)環(huán)）選用的傳感器是ADI公司的ADXRS300速率陀螺，位置控制閉環(huán)（外環(huán)）的反饋環(huán)節(jié)是高精度角度儀。
　　視覺(jué)子系統(tǒng)采

3、用TI公司的DSP高速處理器DM6437來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像的采集和處理，通過(guò)蛇模型的貪心算法提取目標(biāo)物體的特征。將得到的目標(biāo)物體的位置信息通過(guò)串口傳送給MATLAB的接收模塊，通過(guò)坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換成機(jī)械臂末端執(zhí)行器的位置信息，在 Simulink中搭建視覺(jué)控制器，將末端執(zhí)行器的位置信息轉(zhuǎn)換成六個(gè)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)角度，并實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，調(diào)節(jié)控制參數(shù)，使機(jī)械臂更好地跟蹤目標(biāo)物體。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出設(shè)計(jì)方案比較簡(jiǎn)單實(shí)用，控制效果很好，使機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)跟蹤的任務(wù)。