一种新的双目立体视觉伺服控制模型及实验研究

针对目前手眼视觉伺服系统模型中普遍存在深度信息估计的问题,提出了一种用于双目视觉伺服控制的模型,该模型避免了深度值的测量与估计,提高了系统的控制性能,从而解决了未知物点的深度信息估计的问题。本文应用此模型,单独考虑机器人的运动学特性,设计了机器人末端执行器进行定位控制的控制器,仿真结果验证了该模型与控制算法的有效性;进一步提出了模型使用的改进算法,使该模型更具有宽泛的实用性;并且,进行了基于MOTOMAN UP6型机器人的双目视觉伺服控制实验,实验结果验证了该模型在实际控制工程中的有效性、可行性。     

改进的工程机器人立体视觉标定方法

针对摄像机线性标定准确程度不高与非线性标定计算复杂等问题,以己知的三维信息为基础推导二维像素点对信息,提出了基于神经网络的三目立体视觉摄像机标定方法,构建了改进的BP神经网络模型,对比分析了两种摄像机标定方法的像素点对均方根误差。结果表明:采用改进的BP神经网络能够避免对摄像机进行非线性建模,有利于提高标定精度,增加系统的灵活性,更具有实际意义。     

机器人力控制综述

针对机器人作业时新的力控制要求,本文综述了现有的传统控制策略与智能控制策略.首先介绍传统力控制策略中的阻抗控制、位/力混合控制与自适应控制,其次介绍智能控制策略中的模糊控制、神经网络与优化控制.同时,对各控制算法基本原理进行深入分析,列举各算法的应用成果,并对未来力控制研究提出了展望.     

CCD视觉传感器及图像处理技术在焊缝自动跟踪中的应用

应用程序设计语言VISUAL BISIC研究开发了一种在电弧焊过程中进行轨迹跟踪的实时图像处理方法,由CCD面阵摄像机在焊接点之前摄取坡口图像,通过图像采集系统和计算机软件处理,得到坡口中心位置,以肖妆坡口中心相对初始坡口中心的偏差量为检测量,据此指引焊抢运动进行实时跟踪,轨迹跟踪精度可达0．5mm,如果用多台摄像机同时摄像,则可以检测出三维信息,大大提高跟踪精度。     

基于PUMA机器人的视觉伺服控制实验研究

为解决在视觉伺服过程中存在定位精度低、伺服速度慢的问题 ,给出了一个基于图像特征的机器人视觉伺服控制方法 ,实现了机器人“手 -眼”协调视觉伺服控制 .通过适当的选取图像特征 ,实现了摄像机工作空间运动目标跟踪的视觉伺服任务 ,并采用扩展卡尔曼滤波控制方法完成机器人视觉伺服控制 .同时通过抓取目标物体进行计算机仿真及模拟实验 ,给出了实验数据 .经过比较可以看出 ,运用此方法提高了定位精度及伺服速度     

外科手术机器人技术发展现状及关键技术分析

外科诊疗是医疗机器人研究和应用最广泛也是比较成熟的领域，目前研究主要集中在脑神经外科、整形外科、介入式无损检测、角膜移植等领域．为促进我国医疗机器人技术的研究和发展，在充分论述医疗机器人研究意义的基础上，对国内外典型外科手术机器人的研究及应用状况作了详细介绍，并对研究医疗机器人所涉及的手术机器人机构、医学三维图像建模、虚拟手术仿真、遥操作网络传输等关键技术进行了详尽的分析，同时指出了今后的发展方向．     

外科手术机器人技术发展现状及关键技术分析

外科诊疗是医疗机器人研究和应用最广泛也是比较成熟的领域,目前研究主要集中在脑神经外科、整形外科、介入式无损检测、角膜移植等领域.为促进我国医疗机器人技术的研究和发展,在充分论述医疗机器人研究意义的基础上,对国内外典型外科手术机器人的研究及应用状况作了详细介绍,并对研究医疗机器人所涉及的手术机器人机构、医学三维图像建模、虚拟手术仿真、遥操作网络传输等关键技术进行了详尽的分析,同时指出了今后的发展方向.     

基于认知图的机器人触觉传感服装数据处理

应用归一化转动惯量特征识别方法，对作用于服装的接触物进行形体重建，建立了机器人服装触觉传感数据处理的认知图模型，给出了相应的推理运算步骤.认知图概念节点的输入量包括压力位置、大小等服装传感数据及识别重建后的接触物形体.输入数据后，通过对认知图的运算确定机器人对接触物刺激的反应行为.由于机器人触觉传感服装数据的结构化程度较高，机器人对传感服装感知过程的各种要素存在着较明显的因果关系.实验结果表明，认知图可作为一种计算平台，适于机器人服装感知全过程的数据处理.     

足球机器人视觉图像分割算法

为提高机器人在比赛中对多目标提取及识别的准确度和效率,采用离线的自适应阈值颜色分类法,同时识别不同颜色的多个目标物,对颜色的变化有一定的适应性;然后用改进的数学形态学中的膨胀腐蚀算法对颜色分类后的图像滤波,该方法在保证图像处理效率的同时提高分割精度;最后使用种子填充法来实现同时分割和多目标特征提取,减少像素点遍历次数,提高算法效率。实验证明,通过上述方法可以使足球机器人适应一定的光照变化,准确快速地分割多个目标。     

基于力/速度控制方法的掰手机器人设计

采用力/速度控制方法,完成了掰手机器人在与人实际掰手腕过程中的拟人化控制任务.根据物体接触后能产生力的特性,分析确立外力和由这些外力所引起的变位量之间的关系,利用质量-弹簧-粘性系统参考模型建立了力与速度的动态关系表达式,在整个过程中,根据所测得的力信息及速度信息实时调整伺服电机的旋转方向及旋转速度,系统有较强的自适应性.并且,测试者可通过选择适合于自身情况的测试等级,使比赛更富有意义.测试结果显示了方法的有效性.     

基于MATLAB的移动机器人实验平台设计

该文提出了一种基于MATLAB的移动机器人实验平台,该试验平台采用了MATLAB的影像工具箱做视觉分析,移动机器人单元的核心处理器采用飞思卡尔公司的MC9S12单片机,该平台适合于在高校开展机器人实践教学和数字图像处理的实践教学.     

机器人多指手的优化抓取力计算

由于机器人灵巧手与物体接触所产生的摩擦力约束为非线性约束,导致实时计算手指抓取力受到了极大的限制。提出了一种计算多指手优化抓取力的通用方法,其关键是利用拉格朗日乘子法,通过自动调节各手指法向接触力的权值系数来获得满足非线性摩擦锥约束的初始抓取力,并结合梯度流的方法对初始抓取力进行优化。对于任意的干扰外力,在满足抓取稳定性的情况下,可快速地计算出各手指的优化抓取力。仿真结果证明了该方法的有效性。     

移动机器人的视觉处理方法及实现

介绍了移动机器人视觉处理中摄像机技术的相关内容，并根据摄像机透视映射原理，进行逆换算从而得到逆透视映射，即根据物体在成像平面坐标系的数据及其摄像机参数得到参数得到其在世界坐标系的具体参数数据，得到了实用的控制算法，从而实现了利用单摄像机获取环境的深度信息，简化了系统的结构。     

遥操作工程机器人力觉双向伺服控制系统

针对并行机构的力反馈双向液压伺服控制中所存在的反馈力冲击大及位置跟随差的问题,提出了一种以主、从手之间的力偏差作为主动端控制信号,位置偏差和力偏差形成从手控制量的改进并行型力觉反馈控制算法;结合遥操作工程机器人主从控制的特点,建立了该算法的动力学模型;搭建并分析了两自由度双向伺服控制实验系统。实验结果表明,该控制算法明显改善了主、从控制系统的操纵性能,操作者能够获得真实的力觉临场感,同时具有控制简单、收敛速度快、实时性好的特点。     

二维视觉测量中光轴与载物台垂直度调节方法

为了提高单镜头二维视觉测量的精度,需要保证镜头光轴与被测物体表面垂直.采用环形参考物面,提出一种基于数字图像处理的方法调节光轴与载物台的垂直性,避免额外的光学器件和机械装置.通过计算机视觉技术提取圆形物面的边缘信息,利用三次样条曲线拟合获得亚像素精度切点坐标.在无需知道参考物面尺寸的情况下,提出判定函数,调节光轴与载物台垂直.实验证明,该方法可以用以提高二维视觉测量精度.     

基于自适应气球力Snake模型的图像分割

针对气球力Snake模型存在对初始轮廓线位置敏感和弱边界泄露的缺点,将图像的全局信息融入到气球力Snake模型中,提出了基于模糊聚类的自适应气球力Snake模型,并应用于图像分割。该模型可以根据图像的区域信息自适应地改变气球力的方向和大小,使得轮廓线能正确收敛到目标边界。实验结果表明:改进模型放宽了对初始轮廓线位置的限制,克服了弱边界泄露的缺点,能使轮廓线在深度凹陷区域得到正确收敛,对噪声的鲁棒性强,且不存在GVF场的临界点问题。     

仿生机器蟹变结构力觉传感器的设计及数据处理

针对二十四自由度仿生机器蟹研制过程中面临的蟹腿微型化问题,设计了变结构的蟹腿力觉传感器,该传感器与蟹足的腿节、胫节集成为一体,在蟹腿运动过程中传感器结构发生变化,为数据处理带来了困难,为此利用FPGA设计了高速高精度的CORDIc离散三角函数发生器,实时解耦、计算,并给出了仿真结果,确保了精度和实时性.该传感器安装在仿生机器蟹上,使机器蟹能够在复杂的环境中探知障碍物的方位,验证了该结构传感器的有效性.     

静电场力磁场力的虚位移解法

给出了一种导体和电介质受电场力、载流回路或磁介质受磁场力的计算方法，并从理论和实例两方面进行了分析证明。     

水下作业机械灵巧手接触力控制方案的研究

基于水下精细作业任务需求,阐述了手爪关节驱动形式的选择过程,满足水下作业灵巧手体积小、效率高、负荷大、结构相对简单的要求．并在此基础上,探讨了接触力控制液压回路设计的基本思路,双闭环接触力控制系统的工作原理．为了精确地控制手指与目标间接触力,液压伺服单元选用Moog公司的D633系列伺服阀,实现接触力连续控制．     

遥操作工程机器人改进力反馈控制方法

针对力觉临场感遥操作工程机器人双向液压伺服控制系统,在采用p-f型控制结构时,容易产生反馈力冲击问题,提出了基于T-S型模糊推理逻辑构造一个非线性模糊变增益力反馈系数,构成改进的力反馈控制方法。设计了RBF-PID型参数可调控制器,形成双向液压伺服控制系统,通过实验验证了改进方法的有效性。实验结果表明,改进的力反馈控制方法既能保证从手对主手的位置跟随精度,又能使主手连续的跟随从手受力情况,减小了反馈力冲击现象,增加了力反馈的平顺性。提高了力反馈遥操作工程机器人系统的操作性能和透明度。