基于图像处理的室内巡检机器人坐标提取方法研究

为获取室内安全走道中的障碍物信息，以引导巡检机器人进行自主作业，提出一种基于分布式远程通信与二维坐标提取的地图更新方法。控制ROS(Robot Operating System)机器人基于Gmapping算法创建全局先验地图，用于巡检机器人的轨迹规划；若检测到新增障碍物，通过图像处理方法获取障碍物位置坐标，并将其作为标记点，引导机器人进行局部建图，从而实现对原始地图的更新。试验结果表明，该方法具有一定的可行性。     

基于双重配准的机器人双目视觉三维拼接方法研究

针对机器人图像视觉视野不够开阔,不能获得全面障碍物信息的问题,提出了一种基于轮廓识别的三维重建与可变视觉三维拼接方法。对双目立体视觉系统拍摄的两幅图像中提取出的边缘点进行了边界跟踪,然后基于窗口灰度匹配法,对两幅图像上的像素点进行了匹配,来寻找双目立体视觉系统左右两幅图像中对应的像素点,重建出了障碍物的三维轮廓,并根据目标物体轮廓的连续性对三维轮廓进行了优化;在此基础上提出了基于双重配准算法的可变视角三维拼接方法,采用改进ICP算法对转换到同一坐标系下的两片三维点云进行了精确配准,并对拼接处进行了融合处理,从而得到了大视野的障碍物信息。研究结果表明:通过可变视角三维拼接方法重建的三维模型具有较高空间坐标精度,并且能够通过改变双目立体视角范围获取大视野图像,最大限度地满足机器人障碍物检测和路径规划的要求。     

基于双目视觉的移动机器人障碍物检测研究

针对移动机器人立体视觉障碍检测的两个难点:匹配精度以及匹配算法的实时性问题,提出了一种基于图像分割和立体视觉相结合的障碍物检测方法.通过分割提取出了障碍物的大致形体并滤去地面上的冗余信息,这样就把立体视觉避障中匹配区域缩小到有用的障碍物区域中,提高了匹配速度和精度.同时,采用德州仪器的DSP-TMSDM642实现了该算法在移动机器人上的嵌入式实现.实验结果表明了该方法能够在室内环境下较好地分割出障碍物目标大致区域,计算出障碍物特征点的三维信息精度高,具有较强的自适应性.     

基于立体视觉的移动机器人动态避障方法

提出了一种新颖、有效地基于立体视觉的移动机器人动态避障方法。首先提取出可疑障碍物区域,然后引入最大包围盒得到障碍物投影到水平路面的二维尺寸,接着利用几何知识获取障碍物相对机器人的运动速度和可能发生碰撞的方位。最后使用基于速度改变最小原则和速度改变最佳原则来完成机器人的动态避障。仿真结果表明该方法能够使移动机器人在具有静态和动态障碍物的复杂环境中安全避障。     

基于视觉的室内移动机器人障碍物描述

为了提高室内机器人的动态障碍物识别能力,提出了一种基于立体视觉的实时障碍物识别方法。首先借助于人的辅助引导,利用多传感器信息融合技术生成室内局部环境的粗略地图:接着在前面得到障碍物信息的基础上,通过对其三维信息的恢复检测出室内障碍物,最后讨论了突发障碍物的处理方法。     

遥操作工程机器人双目视觉定位

针对遥操作工程机器人的视觉定位问题,提出一种基于神经网络的双目立体视觉定位方法。利用工程机器人特征点的二维图像坐标和三维世界坐标建立成像系统的神经网络模型,据此在线获取机器人的位置信息。该方法不需要求出摄像机的内外参数,同时无需考虑镜头的畸变和两相机的相对位置关系,而是隐含在神经网络中,这将简化定位计算的复杂性。实验表明,该方法简单有效,定位精度满足工程要求,可为网络环境下遥操作工程机器人的位置反馈控制提供技术参考。     

基于双目立体测距的泵车臂架防碰撞算法

提出了一种基于双目立体视觉的障碍物三维坐标定位和防碰撞算法。首先建立了混凝土泵车臂架系统的D-H矩阵模型,然后通过双目视觉数字测量方法,测量出障碍物与位于臂架前端的摄像头的距离以及障碍物在整个泵车臂架的三维坐标系中的坐标,通过包围盒算法对泵车臂架的运动进行预测,有效地预防危险。最后,利用MATLAB仿真软件进行了臂架的运动控制模拟及防碰撞仿真计算。     

排爆机器人双目立体视觉系统设计

双自立体视觉是计算机视觉的一个重要分支,双目立体视觉直接模拟人类双眼处理景物的方式,可靠简便,在许多领域均极具应用价值,例如在机器人视觉系统中的应用.本文基于排爆机器人的应用,详细描述了排爆机器人双目立体视觉系统的设计与实现,由双目立体视觉系统根据目标物的二维图像计算出目标物的三维坐标.实验表明该系统能提高排爆机器人智能性与易操作性,大大提高了机械人的定位精度.     

基于单目立体视觉的焊缝粗定位方法

针对传统焊缝粗定位方法存在过程繁琐、适应性差等问题,提出一种基于单相机的立体视觉测量技术来实现焊缝粗定位.沿着直线或圆弧焊缝布置发光条削弱周围环境因素影响,控制单目相机以两个不同位姿采集图像,经灰度质心法提取发光条图像中心线,基于立体视觉模型重建焊缝特征点和直线或圆弧方程,获取焊缝在机器人基坐标系下的粗定位信息.实验表明:焊缝点坐标平均误差约为1.27 mm,能够在保证精确度的情况下实现对不同场景下的焊缝粗定位.     

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SFPM的遥操作工程机器人双目视觉定位

为解决遥操作工程机器人作业过程中视频图像传输的时延问题,建立了基于双目视觉的遥操作工程机器人定位系统,提出一种基于单特征点匹配(SFPM)的双目立体视觉定位方法。通过对机器人抓手和抓取物上的单特征点的特征检测和立体匹配,实现特征点的三维信息恢复,并将获取的二者空间坐标和相对距离实时反馈给操作者,为远程遥控机器人逼近并抓取目标物提供判断依据。实验表明:该方法能够对目标物实现快速准确定位,定位精度满足工程作业要求,可为遥操作工程机器人的视觉提示系统设计提供技术参考。     

一种基于机器视觉的苹果采摘机器人

为了实现苹果采摘任务,设计了一种由4个自由度的机械手、双目立体视觉系统和气动比例控制系统组成的苹果采摘机器人.提出了基于苹果形心特征立体匹配的图像识别算法,利用三角测距原理获取苹果形心的三维坐标.利用D-H方法对机器人进行了运动学分析,得到了机器人的正解、逆解及工作空间.在此基础上,利用Visual Studio编写控制程序并制作机器人样机进行了实验.实验结果表明,立体视觉系统在工作距离小于1 000mm时,定位误差约为1％,可满足苹果采摘机器人在大多数采摘作业环境下的工作要求.     

爬壁机器人双目视觉障碍检测系统

针对壁面障碍物的不确定性,设计了一种爬壁机器人双目视觉障碍检测系统。具体包括搭建双目平行视觉系统,根据双目视觉理论对摄像机进行标定,获取相机标定参数;通过标定参数和极线约束对双目图像进行校正,解决图像畸变不共面问题;利用块搜索模型和相似度函数获取视差,保证视差获取的快速性与鲁棒性;最后提出一种障碍物检测算法:建立壁面检测模型约束检测范围,引入面积阈值,过滤干扰并实现障碍物提取,提出一种障碍物定位算法,通过宽度、深度与偏距三个方面对障碍物进行定位,同时,通过线性插值解决障碍物中心视差丢失问题。实验结果表明:在保证实时性的基础上,该系统能够有效检测前方障碍物且准确提取率能够达到95.9%,定位误差为4.91%,满足爬壁机器人检测要求。     

面向分拣机器人的多目标视觉识别定位方法

针对分拣机器人作业目标的结构形状复杂、位置随机摆放等干扰因素的问题,提出了面向分拣机器人的多目标视觉识别定位方法。基于四自由度Dobot机器人构建了具有视觉感知的分拣机器人系统,视觉系统获取传送带上多目标的图像,图像预处理算法提高分拣目标的对比度,构建圆形和线性结构元素对最大类间方差法分割的多目标区域进行填充和边缘平滑。建立基于图像信息的质心坐标,对多目标区域的连通域进行识别与定位。实验结果表明,该方法能够实现对多目标数量的统计,在分拣机器人的手眼标定的基础上,实现了对形状复杂、位置随机的多目标进行识别与定位,为分拣机器人的自主抓取、分拣提供位置信息。     

室内移动机器人自主导航系统设计与方法

针对移动机器人室内自主导航中环境检测、动态目标定位跟踪和路径规划,设计了"双目+单目"多信息融合的视觉系统。提出一种自适应环境、融合色彩饱和度信息的单尺度Retinex室内阴影消除算法,以有效提取障碍物信息及可行路面区域。研究了一种特征点辅助的时空上下文目标跟踪算法,运用目标特征点进行目标粗定位;引入特征点变化率信息,自动调节时空上下文模型更新,以有效提高复杂环境下动态目标定位的准确性。改进了传统速度向量场吸引速度、排斥速度和切向速度函数,解决了路径规划中机器人轨迹抖动、目标点附近震荡和目标处于障碍物排斥场不可到达等问题。移动机器人室内环境下自主导航实验实现了障碍物、机器人和目标特征提取及其实时定位,移动机器人以最短的避碰路径完成动态目标的有效跟踪。     

多传感器融合的机器人导航算法研究

机器人导航是室内机器人的关键技术之一,是机器人实现智能化首要解决的问题。针对传统室内家庭服务机器人导航方法存在传感器价格昂贵、动态环境适应能力不足等缺点,提出基于多传感器相结合的机器人导航算法。该算法利用RGB-D视觉传感器和超声波传感器分别获取数据,通过数据融合获得障碍物的三维信息,建立障碍物的三维模型,通过启发式最佳搜索算法对导航路径进行了优化,较好的实现了机器人导航路径的绘制,这为后期研究机器人的智能化打下了坚实的基础。     

室内清洁机器人路径规划的设计

阐述了一种基于MCU的清洁机器人的路径设计,针对室内清洁机器人的区域遍历问题,提出基于栅格地图建立房间内的数字地图,建立房间内的坐标系,并在清洁的过程中有效地避开障碍物,存储障碍物的坐标点,建立地图模型.通过Visual Basic6.0软件程序的仿真可以得出本设计方案基本可以实现区域遍历和合理避障.     

基于机器视觉的机器人辅助折弯离线自动编程系统的研究

为精确高效完成马鞍形板材折弯,创新性的将双目立体视觉、机器人、折弯设备、计算机结合,设计一套基于视觉的机器人辅助折弯离线自动编程执行系统。研究主要包扩机器人视觉、空间定位、路线规划、自动编程、仿真优化和系统通信。基于HALCON软件进行图像处理,运用动态ROI算子减少图像处理计算,提高整个系统的效率。利用立体视觉特征视差计算得到板材深度信息空间三维坐标。路径规划后输入折弯工艺参数,自动编制机器人辅助折弯程序。运用Roboguide软件进行仿真优化并下载程序到机器人,通过机器人主控方式实现多个设备之间的联动和时序控制,完成折弯。试验表明此研究提高了板材马鞍形折弯的效率和精度,折弯曲率与模拟吻合,折弯曲面光滑。满足折弯设计要求。     

三维模型驱动的双目视觉机器人焊接技术

面向航天器管路多品种小批量交叉作业的生产模式,针对其接口关系复杂、焊接质量要求高等难点,设计一种基于三维模型驱动的双目视觉机器人焊接方法.通过提取多分支管路三维模型的焊缝坐标信息,结合机器人离线编程技术实现焊接机器人轨迹规划;采用双目立体视觉相机,开发了焊缝管子边缘识别算法和管道姿态计算方法,实现了管路的空间精确定位,通过焊接试验验证了该方法的有效性.     

大视场双目立体视觉柔性标定

为了实现双目立体视觉系统大范围高精度三维测量,提出了一种大视场双目立体视觉系统柔性标定方法,该方法将系统中各相机内部参数标定与相机间的姿态标定进行分离,标定内部参数时,只需要令标靶相对于相机任意摆放至少三个姿态,对标靶上的编码标志点进行识别,根据标靶上编码标志点信息,建立各姿态下视图的对应关系,粗略计算标志点的初始三维坐标;建立多姿态下逆向投影误差最小的目标函数,采用非线性最小二乘优化获取精确的相机内部参数和标志点三维坐标;最后,建立基于双相机逆向投影误差最小的目标函数,优化得到精确的相机间姿态的外部参数。实验结果表明:当测量空间为1 200mm×1 000mm×1 000mm时,立体视觉系统的测量精度优于0.1mm,满足大范围双目立体视觉系统的高精度测量需求。