空间机械臂在线实时避障路径规划研究

针对目前空间机械臂避障路径规划算法计算量大难以达到在线实时规划的缺点,对空间机械臂的在线实时避障路径规划问题进行了研究和探讨。采用规则体的包络对障碍物进行建模,并借助C空间法的思想,把障碍物和机械臂映射到两个相互垂直的平面内,将机械臂工作空间的三维问题转化为二维问题,并结合二岔树逆向寻优的方法进行路径搜索,从而大大减少了计算量,达到了在线实时规划的要求。最后在空间机器人仿真系统上对其进行了仿真研究,验证了该方法的可行性。     

实时交互的自由臂三维超声成像系统

传统的自由臂三维超声成像系统不能做到实时交互的重建.介绍了实时交互的自由臂三维超声成像系统RIF-3DUSIS(real-time and interactive freehand three-dimensional ultrasound imaging system),包括其整体设计思想、三维重建方法和软硬件系统结构.RIF-3DUSIS的特点是:(1) 在扫描过程中,实时进行采集和三维重建,并使得操作者能够对重建体模型进行实时的交互操作;(2) 在扫描的同时,不仅通过动态显示重建体提供可视化的反馈信息,而且不断更新显示已重建的比率,以定量地引导扫描重建的进度;(3) 在每一步操作之前都会给出提示信息,引导操作者进行操作.实验结果表明了RIF-3DUSIS实时重建的有效性和动态交互的灵活性.     

基于遗传算法的机械臂实时避障路径规划研究

针对模块化机械臂在运行时可能与工作空间中的障碍物发生碰撞的问题, 提出一种基于遗传算法的避障路径规划算法。首先采用D-H(Denavit-Hartenberg)表示法对机械臂进行建模, 并进行运动学和动力学分析, 建立机械臂运动学和动力学方程。在此基础上, 利用遗传算法分别在单/多个障碍物工作环境中, 以运动的时间、移动的空间距离和轨迹长度作为优化指标, 实现机械臂避障路径规划的优化。通过仿真验证了基于遗传算法的机械臂避障路径规划算法的有效性与可行性, 该算法提高了运行中的机械臂有效避开工作空间中障碍物的效率。     

结合IMask R-CNN的绳驱机械臂视觉抓取方法研究

绳驱超冗余机械臂具有灵活性强、工作空间大等特点,在航天活动中可替代宇航员进行各种航空作业.以空间飞行器在轨维修为研究背景,模拟其实验环境,设计了一套基于RGB-D的可移动绳驱超冗余机械臂定位抓取系统.首先改进了Mask R-CNN算法,在保证检测精度的同时降低模型尺寸,通过Intel RealSense D435 i采集图像输入到目标检测模型得到目标的类别和位置信息,进一步利用自适应末端位置更新算法递推机械臂的正逆运动学模型,并结合轨迹规划完成目标的三维空间定位和抓取.实验结果表明,改进后的Mask R-CNN算法能在保证精度的情况下有效地降低模型尺寸,抓取系统的逆运动学求解速度快,具有较好的定位精度,能够有效地完成飞行器抓取的任务.     

基于GPR和KRR组合模型的机械臂抓取研究

为了避免机械臂自主抓取方法中普遍存在的运动学求逆耗时和视觉系统标定计算复杂度高的问题,提出一种基于高斯过程回归(GPR)和核岭回归(KRR)组合模型的机械臂抓取方法.在学习阶段,训练基于Mask-RCNN的目标检测和实例分割算法及GPR和KRR的机械臂抓取策略;在抓取阶段,首先使用目标检测和实例分割算法获取目标物体的位...     

机械臂视觉伺服控制系统的设计

针对传统机械臂无法更好的适应外部坏境的变化,提出了基于双目视觉的机械臂伺服控制系统的设计。首先用D-H建模法对机械臂进行运动学分析以及运动学求解,然后利用数字图像处理技术,基于SURF特征完成目标物体的识别以及双目立体视觉的测量,从而为机械臂的动作提供目标物体在空间中的坐标。最后,对目标测距的精度进行了结果验证,并完成抓取动作。     

一种自由臂三维超声任意切面重建方法

提出一种无体素的自由臂三维超声任意切面重建方法。通过计算重建切面和原始超声图像的位置关系,根据重建切面附近的超声图像像素点直接重建得到任意切面图像,在计算切面图像像素值的过程中采用平方距离加权方法。实验结果证明,与传统方法相比该方法具有更高的重建精度和相近的噪声抑制能力,而针对某一确定平面的重建时间仅为传统方法的1.6%左右。     

机械臂三维避障算法研究

为解决现有机械臂避障算法计算量大且难以实现非结构环境下三维避障问题,对分解运动速度控制算法(RMRC)进行了改进,并将其应用到Motoman机械臂三维避障中.通过对Motoman机械臂机构的合理简化和RMRC算法的进一步改进,利用Matlab搭建的Motoman机械臂仿真模型,在具有静态和动态障碍物的三维环境中对连续轨迹(CP)和点到点(PTP)的运动控制进行了仿真,最后利用所搭建的遥操作系统时改进后的算法进行验证.仿真和实验结果证明了算法的有效性和实用性.     

基于LabVIEW的视觉伺服机械臂控制系统

利用PC机、图像采集卡、摄像头以及固高公司提供的GT-400-SV-PCI/ISA运动控制卡和GCT-400四自由度直角坐标机械臂,在LabVIEW环境下开发了视觉伺服机械臂控制系统的实验平台,该平台实现从工件图像采集到处理以及抓取的功能,操作方便,并具有一定的开放性。     

旋翼飞行机械臂系统的混合视觉伺服控制

旋翼飞行机械臂是一种具有强耦合特性的机器人系统,借助视觉进行自主作业还存在诸多问题,如实时深度估计、目标极易丢失以及目标笛卡尔空间模型重建等.本文针对传统的基于图像与基于位置的视觉伺服的缺陷以及系统自身欠驱动等问题,建立了运动学模型和提出了基于力平衡原理的动力学联合建模,并通过欧几里得单应性矩阵分解设计出旋翼飞行机械臂系统的混合视觉伺服控制方法,在图像空间控制平移、笛卡尔空间控制旋转,减弱了平移与旋转之间的相互影响实现解耦效果,改善了系统对非结构因素的抗扰性能和全局稳定性.通过仿真和实验检验了系统鲁棒性和算法优越性.     

基于ROS的机械臂视觉控制仿真

现代工业中机械臂的使用越来越广泛,但传统的机械臂缺乏同工作环境的交互能力,灵活性较差.为此考虑利用视觉来引导机械臂作业,为机械臂配置视觉传感器,实时获取工况信息,以提高机械臂在线实时作业的能力.ROS(Robot Op?erating System)在机器人开发领域的应用愈加广泛,借助ROS构建相应的视觉引导机械臂作业...     

基于树莓派的机械臂视觉抓取系统设计

针对快递物流企业中,包裹供件智能化的需求,提出了一种基于树莓派的机械臂视觉抓取系统.通过运用相机校准、机械臂手眼标定、图像识别、机械臂控制等方法,实现了物体的准确、快速抓取.该系统在快递物流分拣、人工智能相关专业教学等领域具有一定的应用价值.     

生产线设备机械臂的自动控制方法

在传统的机械臂自动控制设计中,机械臂动力学模型的构建融合了滑动摩擦,导致机械臂的控制精度不足,为此,提出生产线设备机械臂自动控制方法。首先通过确定机械臂自由度传动,奠定整体的机械臂控制基调,然后在驱动元件的构建中选择伺服电机以带动机械臂传动,最后在摩擦力计算的基础上建立机械臂的动力学模型,实现生产线设备机械臂的自动控制。结果表明,该机械臂在X轴上的精度为95.48%,在Y轴上的控制精度为92.63%,具有较高的自动控制精度,可以运用到生产线设备的产品作业中。     

三维立体视觉机械臂智能抓取分类系统的开发

采用工业相机、工业投影机、普通摄像头、计算机和机械臂开发了一套具有三维立体视觉的机械臂智能抓取分类系统。该系统采用自编软件实现了对工业相机、工业投影机的自动控制和同步，通过前期研究提出的双波长条纹投影三维形貌测量法获取了物体的高度信息，结合opencv技术和普通摄像头获取的物体二维平行面信息，实现了物体的自动识别和分类；利用串口通信协议，将上述处理后的数据传送至机械臂，系统进行几何姿态解算，实现了智能抓取，并能根据抓手上压力反馈自动调节抓手张合程度，实现自适应抓取。经实验证明该系统能通过自带的快速三维形貌获取装置实现准确、快速的抓取工作范围内的任意形状的物体并实现智能分类。     

基于LabVIEW的机械臂控制与仿真系统

基于LabVIEW的机械臂控制与仿真系统利用三维参数曲面图形显示控件对机械臂进行静态建模和动态仿真;使用NIUSB₆211数据采集卡作为机械臂的控制单元;采用软件编程的方式解决了仿真模型与实际模型同步运行及舵机平滑转动等问题。     

桌面型机械臂的机器视觉应用框架研究

与传统工业机械臂相比,桌面型机械臂具有环境多变、人机协作等特点,为其增加视觉功能显得尤为重要。而目前实现机器视觉的应用框架有很多,如何根据机械臂工作环境及性质,搭建合适的视觉应用软硬件平台,以提高机器视觉识别的准确率和效率是本文研究的重点。本文通过采用TensorFlow深度学习框架,利用嵌入式系统的软硬件设计,结合OpenCV等图像处理软件,搭建适合桌面型机械臂的机器视觉二次开发框架,为进一步开发基于视觉的机械臂应用提供了基础。仿真测试及人机协作的案例应用表明该框架具有较好的适应性和高效性。     

基于视觉的机械臂动态避障系统研究

外科机器人手术发展迅猛,从1992年第一台机器人手术系统到2008年,国内高江平教授与国外Bladou教授共同完成国内首例通过控制机器人手臂实现"达芬奇机器人"腹腔镜前列腺癌根治手术.围绕MoveIt!功能包来实现对视觉数据的处理和对机械臂运动的控制,采用八叉树建图的方式,深度相机实时检测到机械臂周围环境的变化,当出现...     

基于神经网络的机械臂的力控制方法

本文提出一种基于神经网络的力控制方法，由两个串联的神经网络构成机械臂的力控制器，其中一个网络用来学习机械臂本身的逆动力学系统，而另一网络用来学习未知的被接触环境的动力学特征，这种方法避免了困难的接触环境建模问题。一个 双连杆机械臂的力控制的仿真实验描述了种种方法的有效性。