机器视觉跟踪系统开发

研究视觉跟踪系统,以三轴运动控制机床为研究平台,结合CCD相机、运动控制卡等硬件,构建了一个工业机器人视觉跟踪系统。通过混合高斯模型进行背景建模以区分动态物体和静态场景以及对动态物体的追踪;通过相机标定、阀值分割、边缘检测、形心标定进行对目标物体的识别和定位;通过上位机控制步进电机向运动控制器发射脉冲以实现三轴平台的运动,控制机械手对动态目标物体进行抓取。     

基于仿生双目机械云台的图像跟踪技术研究

现有的机器人视觉系统在振动、颠簸环境中难以满足应用要求,往往会出现跟踪视频图像的跳动、图像模糊以及跟踪目标的丢失等问题,文中基于仿生双目视觉平台提出了一种图像跟踪算法。介绍了该仿生双目平台系统的各硬件组成部分、相应功能及其相互间的接口,并详细描述了算法的推导及软件实现过程。     

六足仿生机器人自主爬行步态设计与仿真分析研究

为提高六足机器人对崎岖不平地势的适应能力,开发了一款基于树莓派视觉导航的六足仿生机器人,利用三维软件SolidWorks设计六足仿生机器人的机械结构;通过建立D?H坐标系和步态模型,对机器人进行了正?逆运动学方程推导,构建六足仿生机器人的运动学模型;运用多项式差值拟合对六足仿生机器人的摆动相和支撑相进行步态规划;使用MATLAB?ADAMS完成六足仿生机器人的位姿仿真,并进行六足仿生机器人实物验证.实验结果表明:该步态设计能有效对六足仿生机器人腿部运动轨迹进行跟踪,验证了步态设计的正确性和有效性,为改善多足类机器人行走提供有益参考.     

基于背景学习的运动工件目标分割方法研究

精准的目标分割是实现工业机器人对工件目标跟踪和识别的前提和基础。在非限制场景中运动目标快速分割方法的基础上,提出通过高斯混合模型对传送带背景进行学习,实现了工业机器人视觉系统对传送带上运动工件目标的鲁棒分割。实验结果表明,利用该方法对运动目标进行检测,精度比视觉系统中原有的自适应阈值方法提高了7.5%。本文方法适用于具有稳态皮带背景的工业机器人视觉检测平台上的运动目标的高性能分割。     

一种球形移动机器人传感系统设计

文章为了解决球形机器人自主控制的问题,根据球形机器人结构和运动的特殊性,设计了一种球形机器人的传感系统。建立了无滑动条件下球形机器人运动模型,根据运动模型由惯性测量系统和光电码盘数据组合得到机器人位姿。利用激光测距传感器获取周围障碍物信息。通过全局CCD视觉传感器跟踪识别目标物体,使用手眼CCD视觉传感器和超声传感器定位目标物体并协调机械臂实现对操作目标准确快速的抓取、放置。     

基于平行直线特征的相机标定和定向

为了解决特征点方法在纹理贫乏和同名点不足情况下无法标定和定向视觉系统的问题,本文提出了一种利用平行直线特征对视觉系统进行在线的标定和定向方法,从而为仿生视觉系统提供实时的相机参数。首先利用空间中的平行直线在像面上会成像为消失直线这一特性,对空间中具有不同直线关系的直线簇进行识别与分类,找出具有呈平行关系的直线对;然后从三个不同的方位拍摄这些平行直线特征,完成视觉系统的在线标定;最后利用两对平行直线信息完成视觉系统的定向。与点特征相比,直线特征广泛存在于人们的生活环境之中,并且对具有直线特征信息的识别和匹配更为可靠和准确。通过仿真和试验验证了该方法的可行性,为具有仿生视觉功能的服务机器人的导航和环境认知提供了标定和定向数据。     

一种新型仿生介入微机器人的研究

基于腹足动物运动机理,介绍了一种新型动脉内仿生介入微机器人.该机器人前、后两个舱体在同一时刻所受环境管壁的摩擦力有很大差异,随着直线步进电机的伸张与收缩实现机体的前进与后退.用ADAMS对机器人运动进行仿真,证明该机器人驱动机理是可行性的,实验分析了该机器人运行速度和直线步进电机伸缩速度之间的关系.     

基于手眼视觉的空间末端操作器的轨迹规划

空间机器人将用于对空间目标的跟踪、接近、包络和抓捕,由于机器人和抓捕目标均处于无约束自由飘浮状态,因此顺利进入捕获区并完成抓捕较为困难。针对漂浮机器人和漂浮目标对接困难的问题,利用末端操作器上的手眼视觉作为传感器系统对末端操作器的运行轨迹加以控制;利用动量守恒和动量矩守恒两大基本定理,推导了手眼视觉引导下空间机器人末端操作器为达到期望捕获位姿的轨迹规划,使得末端操作器可以规避末端操作器手指外形实现对目标的无接触跟踪和包络;利用气浮平台、被动6自由度模拟器实现了地面模拟空间失重环境,并在该试验平台上试验了机器人末端操作器对漂浮目标的跟踪和捕获。研究结果表明,基于视觉的轨迹规划可以协助机器人完成对漂浮目标的跟踪和抓捕。     

Movement programming of space robot's end-effector based on vision

空间机器人将用于对空间目标的跟踪、接近、包络和抓捕,由于机器人和抓捕目标均处于无约束自由飘浮状态,因此顺利进入捕获区并完成抓捕较为困难.针对漂浮机器人和漂浮目标对接困难的问题,利用末端操作器上的手眼视觉作为传感器系统对末端操作器的运行轨迹加以控制;利用动量守恒和动量矩守恒两大基本定理,推导了手眼视觉引导下空间机器人末端操作器为达到期望捕获位姿的轨迹规划,使得末端操作器可以规避末端操作器手指外形实现对目标的无接触跟踪和包络;利用气浮平台、被动6自由度模拟器实现了地面模拟空问失重环境,并在该试验平台上试验了机器人末端操作器对漂浮目标的跟踪和捕获.研究结果表明,基于视觉的轨迹规划可以协助机器人完成对漂浮目标的跟踪和抓捕.     

基于单目视觉的自主牵引机器人研究

采用单目相机设计了一种在空间内能够跟踪靶标的自主移动机器人系统,它主要包括单目视觉系统、移动机器人平台、无线模块、上位机及控制软件。上位机控制软件首先对通过无线图像采集模块获得图像进行图像处理与特征提取,获得靶标的在图像坐标系下的当前位置信息,然后与靶标的目标位置进行比对,获得机器人的运动控制量,进而控制机器人始终跟踪靶标,从而实现了基于图像的机器人在空间位置控制过程。     

基于Arduino的水面智能垃圾清理与水样采集机器人

该文设计了一款基于Arduino的水面智能垃圾清理与水样采集机器人。该机器人是集垃圾清理、水样采集及船体控制系统于一体的新型智能船。智能船的控制系统能够实现船体和船上设施的远距离自主操作,船体状态的监控和打捞装置(仿生机械臂)的控制以及水样的实地采集。该船有自主和半自主2种模式,能够自动识别水面垃圾并按照既定轨迹进行避障行驶。整个控制系统设计分硬件和软件2部分。为了提高系统的可控性,使用LABVIEW软件设计了人机交互界面,从而实现船体发动机温度检测、船体漏水报警和系统工作模式设置。样机经过调试,表明机器人能够完成远距离高精准的垃圾清理任务,整个控制系统拥有较高的工作效率和稳定性。     

基于STM32的六足机器人控制系统设计

基于仿生原理,以STM32F103VET6为核心的控制芯片构建硬件控制系统。利用无线遥控器使芯片的通用定时器产生18路PWM波控制机器人各个关节的运动,同时通过串口能在上位机实时显示GPS、超声波测距传感器、加速度计、陀螺仪的输出数据,该机器人能严格按三角步态行走,实现诸如直线、转弯、躲避障碍物等行走功能。实验结果表明,六足机器人的18个关节运动平稳,对复杂运动步态的控制精确,实现了在地面的稳定运动。     

基于DSP的仿生机器人平台

根据六足昆虫的灵活结构搭建了一个基于DSP控制的仿生机器人平台。重点介绍了控制系统的设计，提出了一个机器人平台的程序结构。     

基于LabVIEW的机器人视觉伺服及模糊控制研究

本文研究了一种构造分布式机器人视觉伺服系统的方法。借用分布式系统的概念,运用NI公司（美国国家仪器公司）的LabVIEW,将四自由度机器人系统和实时图像采集系统连接起来,构成了基于LabVIEW的分布式机器人视觉伺服系统,推导了视觉伺服机器人系统的图像雅克比矩阵,用LabVIEW语言写了基于逆模型的控制算法,给出了比例控制和模糊控制的实施结果。     

基于虚拟仪器技术的分布式机器人视觉伺服系统

研究一种构造分布式机器人视觉伺服系统的方法。在分布式机器人视觉伺服系统的基础上,运用NI公司(美国国家仪器公司)的LabVIEW,将四自由度机器人系统和实时图像采集系统连接起来,构成了基于LabVIEW的分布式机器人视觉伺服系统。推导了视觉伺服机器人系统的图像雅克比矩阵,用LabVIEW语言编写了基于逆模型的控制算法,给出了实验结果。     

基于气动肌腱驱动的拮抗式仿生关节设计与控制

关节是仿生机器人机械系统的基本组成元素。在面向环境交互的仿生机器人系统中,关节的质量、体积以及功/重比直接影响系统的工作性能。与传统的电气、液压驱动方式相比,采用气动肌腱的驱动方式具有质量小、体积小和高功/重比等优势,具有广阔的应用前景。从功能仿生角度出发,在分析人体肘关节骨骼结构特点和肌肉发力方式的基础上,设计一种基于气动肌腱驱动的拮抗式仿生关节。建立单根肌腱的数学模型,通过搭建气动肌腱工作特性试验平台对肌腱进行性能测试,采用最小二乘法对模型参数进行辨识。针对拮抗式仿生关节的构型进行运动学和动力学分析,提出基于肌腱模型的偏置输入气压控制方法,设计基于关节估计阻尼的扰动观测器对名义模型进行补偿,通过数值仿真对控制方法进行有效性验证。建立仿生关节运动控制试验系统,通过单关节轨迹跟踪试验验证了肌腱理论模型的正确性及控制策略的有效性。     

户外自主移动机器人体系结构与控制系统研究概况

论述了当今户外自主移动机器人体系结构与控制系统研究在国内外的发展概况，并从移动机器人体系结构、定位导航和避障技术、视觉信息的实时处理技术、多传感器信息融合技术、路径规划与机器人控制技术等方面对户外移动机器人的关键技术进行了介绍。     

仿生直立双足机器人的稳定性控制算法

仿生直立双足机器人共有7个旋转自由度,对其稳定性控制是保证双足机器人稳定行走和姿态变换的关键。传统方法中对仿生直立双足机器人的稳定性控制采用二自由度超外差控制方法,对直立双足机器人抓握和操控的运动规划效果不好。提出一种基于末端效应逆运动学分解的仿生直立双足机器人的稳定性控制算法,构建了仿生直立双足机器人运动学结构模型,采用末端效应逆运动学分解方法对机器人的运动学模型进行七自由度重构,在重构的运动学状态空间中实现仿生直立双足机器人稳定性控制,实现控制算法改进。仿真结果表明,采用该算法进行机器人稳定性控制,机器人行走过程中各个机构部件具有稳定运动学参量的输出,仿生双足机器人的控制机构参数仿真结果与理论值在一定的波动范围内相符,保证了机器人在行走和各种行为动作实施过程的姿态稳定性。     

慧鱼六足仿生机器人步态研究与实现

在仿生学原理的基础上,对六足步行机器人三角步态的行走原理和稳定性进行了分析。采用慧鱼仿生机器人包搭接出六足步行机器人,进行了一系列步行的实验。并对机器人腿部机构中的足端轨迹进行了仿真与分析。结果表明该机器人能够严格按三角步态进行行走,实现诸如直线、转弯、躲避障碍物等行走功能,具有较好的机动性。