基于分层神经网络的微装配全局—局部视觉伺服研究

采用多视觉系统进行全局—局部3D点的跟踪,控制全局跟踪的视觉系统具有低的放大倍数和大的视场,而控制局部跟踪的视觉系统具有高的放大倍数和小的视场。在视觉伺服控制中,利用推导出的视觉雅可比映射矩阵建立任务空间到视觉空间的伺服控制方程,并利用这一方程建立预测器,对物体图像的未来位置进行预测,这样就减小了图像处理的区域,提高了图像处理的速度;同时,利用分层神经网络代替视觉空间到任务空间的映射,避免了复杂的逆矩阵计算。从仿真结果来看,这些方法的使用提高了图像处理的速度和跟踪精度。     

基于显微镜聚焦的微装配视觉伺服研究

利用显微镜聚焦理论,沿显微镜光轴方向移动物体,不断计算图像的灰度变化之和,可判断出物体沿光轴的坐标,将这一坐标集成在伺服控制方程中,可完成立体视觉跟踪。这样,采用单目视觉系统就可以获得物体的三维坐标,避免了双目立体视觉系统的复杂结构。为了提高系统图像处理速度,利用卡尔曼滤波器对跟踪的特征点进行预测,并用窗口处理技术减小图像处理区域。实验和仿真结果表明,上述方法可完成复杂微装配的视觉跟踪,系统有好的实时性。     

基于Kalman滤波的视觉预测目标跟踪及其应用

为了使得护理服务机器人实现一种平滑、柔顺的任务执行过程,建立了基于图像处理的视觉信息感知的几何模型,提出一种基于Kalman滤波预测估计的视觉信息感知方法,并据Kalman滤波理论建立了对包括机器人终端手抓等目标状态进行预测跟踪的模型,同时利用建立的模型在护理服务机器人系统中进行了试验研究,试验结果表明所提出的方法可以较好的对目标状态进行预测估计,通过“预测—校正”可以实现一种快速准确的视觉信息感知。该方法应用在护理服务机器人系统中可以减少视觉通道反馈信息的时间滞后问题,增强了人机对话和信息感知能力。     

基于机器视觉的焊接轨迹跟踪技术

本文针对海上风电装备高焊接质量和可靠性要求,提出了基于机器视觉的焊接轨迹跟踪技术,本方案主要由五部分组成:视觉传感系统、焊接机器人、控制系统、送丝系统、图像处理系统,其中视觉传感器系统是整个焊缝跟踪系统的核心部分,包括工业CCD摄像机、激光发生器和窄带通滤光片三个重要元件,通过对比实验确定了视觉传感器与工件、焊枪之间的位置关系,并设计了视觉传感器夹具,对工业CCD摄像机标定,结果表明:本文所依托项目采集的图像质量较优,满足焊缝跟踪的图像处理需求,图像处理算法能有效地凸显焊缝图像中激光带信息和去除无关信息,实现强干扰复杂环境下焊缝特征点的准确识别。     

基于图像的机器人视觉伺服免疫控制

视觉传感器的引入增加了机器人对周围环境的自适应性,拓宽了机器人的应用领域。可以预见,具有视觉的智能机器人将得到越来越广泛的应用。本文根据机器人视觉伺服控制系统的特性利用图像雅可比矩阵的伪逆和免疫控制原理设计了视觉控制器,并将之应用于机器人视觉伺服控制中。两连杆机器人平面视觉跟踪控制仿真结果表明在控制系统的动态调节过程中,PI型免疫控制器的免疫反馈机制能使偏差迅速消除,控制性能优于常规的PID控制器。     

一种视觉示教与纠偏的焊缝跟踪方法

提出一种基于结构光视觉传感器的示教及纠偏的机器人焊缝跟踪方法,探讨了图像特征提取方法和机器人跟踪控制的策略.机器人移动的同时,视觉传感器定时对焊缝上各特征点坐标进行测量记录,完成示教;再现时,基于图像模板匹配测出实际特征点位置与示教点的偏差,控制机器人根据偏差对跟踪路径实时调整,从而实现自动跟踪.     

工业机器人末端执行器的柔顺示教研究

随着工业机器人应用越来越广泛,工业机器人被要求具有更高柔顺性的示教功能。提出一种柔顺示教的控制方法,以常用的20公斤级的工业机器人为研究对象,通过六维力传感器采集力信息,经过柔顺控制算法和基于位置的力位控制算法结合控制机器人,实现柔顺示教功能。先介绍了柔顺示教的硬件平台结构和软件结构,建立一个柔顺示教控制的模型,并利用该模型设计一个柔顺示教的控制算法,最后将笔作为机器人末端执行器并在白纸上画图案以验证示教的柔顺性。实验结果表明通过该柔顺示教控制,操作者可以对机器人末端执行器自由拖动,实现柔顺示教的功能。     

基于ARM的足式施工运输机器人腿部柔顺控制平台系统开发与测试

为解决足式施工运输机器人腿部控制柔顺性的问题,将ARM技术应用到机器人腿部柔顺性测试平台的搭建中。文中对机器人控制算法的稳定性和鲁棒性进行了分析,并提出了机器人平台硬件构架的设计方案,建立机器人腿部柔顺性控制平台。在此平台上,对自适应控制算法的控制性能进行了测试,完成了机器人电流检测试验,以及存在力传感器干扰和期望脚力指令干扰情况下机器人脚力跟踪试验。试验结果表明,该ARM控制平台能准确地控制机器人腿部的行走,实时测量机器人在运动过程中脚力及电流变化情况,证明了该算法能够实现脚力跟随,保证了机器人行走的稳定性。     

基于切换控制的双相机视觉伺服方法

针对家电产品机器视觉在线检测应用场景中基于图像的视觉伺服不能保证全局收敛和单目视觉反馈不佳的问题，提出一种基于切换控制的双相机视觉伺服方法。首先使用全局相机估计目标位姿，引导机器人运动到期望位姿附近，确保视觉伺服方法能够收敛；然后根据机器人手上相机提供的图像偏差和深度信息，以及全局相机提供的目标速度和姿态实现双相机视觉伺服控制。相对于使用单应性矩阵的位置视觉伺服和混合视觉伺服方法，该方法能够定位与跟踪无标记目标，大幅提升跟踪的精度和稳定性。实验表明，基于切换控制的双相机视觉伺服方法可将控制周期缩短至33 ms,满足传送带速度在0.17 m/s范围内的机器人可获取清晰图像，实现实时跟踪检测。     

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。     

图像处理技术在高压除冰机器人视觉系统中的应用

除冰机器人在高压输电线上高速行走并进行除冰作业,其视觉系统是除冰机器人感知外部环境的重要器官,同时依此感知的环境信息实现对机器人的导航。视觉信息是否正确、及时地处理直接关系到除冰机器人的行驶速度以及避障能力,对除冰机器人控制的实时性和鲁棒性具有决定性作用。视觉信息处理技术是除冰机器人研究中的关键技术。该文主要介绍的是从目标标志物的图像获取,再经过图像预处理、图像分割和图像特征的提取过程的数字图像处理技术在除冰机器人中的应用。     

输电线巡检机器人障碍物定位与识别

针对巡检机器人运行中对线路障碍物的自主定位与识别,分析了巡检机器人自主运行中对障碍物信息感知的精度和实时性要求,提出了一种用于线路障碍物定位与识别的多传感器集成结构,并介绍了各个阶段的障碍物定位与识别算法.实验表明该方法可以实现机器人稳定自主行驶、可靠定位与识别障碍物,满足各阶段机器人对障碍物信息感知的精度和实时性要求...     

基于ADAMS的腕力传感器动态性能分析

腕力传感器是智能机器人中最重要的传感器之一,作为反馈控制系统中的检测元件,要能迅速反映力和力矩的变化,应具有良好的动态特性。利用机械系统动力学软件ADAMS对一种新型的并联六维腕力传感器的弹性体进行瞬态动力学分析,得到了它的动态响应曲线,由此计算出传感器的动态性能指标,为此类传感器的进一步研究提供了一种新的途径和方法。     

Current based compliance control method for minimizing an impact force at collision of service robot arm

A motion of a robot manipulator under environment for human and robot to coexist should be able to quickly sense external force and react for minimizing a damage due to physical contacts. In the absence of sensing external force, relative motions between robot and human are not predictable and unexpected collisions may occur at some position during motion of the robot arm. This paper proposes a real-time collision detection method and a compliance control based on detecting abnormal current value to minimize an impact force at the moment of collision between service robot arm and unknown obstacle. In the introduced method, the extra sensors such as the Force/Toque sensor or the visual sensor to detect the collision are not necessary. Instead of these sensors, the collision detection and the safety motion are achieved by a simple method based on the current characteristics in according to operating of each joint motor of robot manipulator. In order to evaluate the performance for minimizing an impact force, the proposed method is applied to the developed light weight robot arm for a service robot.     

A two-layered subgoal based mobile robot navigation algorithm with vision system and IR sensors

The present work describes the real-life implementation of a mobile robot navigation scheme where vision sensing is employed as primary sensor for path planning and IR sensors are employed as secondary sensors for actual navigation of the mobile robot with obstacle avoidance capability in a static or dynamic indoor environment. This two-layer based, goal-driven architecture utilizes a wireless camera in the first layer to acquire image and perform image processing, online, to determine subgoal, employing a shortest path algorithm, online. The subgoal information is then utilized in the second layer to navigate the robot utilizing IR sensors. Once the subgoal is reached, vision based path planning and IR guided navigation is reactivated. This sequential process is continued in an iterative fashion until the robot reaches the goal. The algorithm has been effectively tested for several real-life environments created in our laboratory and the results are found to be satisfactory.     

图像反馈机器人视觉伺服系统理论与实验研究

对机器人视觉伺服系统的研究是机器人领域中的重要内容之一,其研究成果可应用在机器人自动避障、轨线跟踪和运动目标跟踪等问题中。本文分析了基于图像雅克比矩阵的机器人视觉伺服方法的基本原理,采用了基于图像的视觉伺服方法,直接利用图像特征来控制机器人运动,构建了自由度GRB-400工业机器人图像反馈视觉伺服系统。采用该系统进行了机器人跟踪两维平面运动目标的实验,结果验证了该方法的有效性。     

基于小波变换的机器人腕力传感器滤波算法

在对机器人腕力传感器信号特点分析基础上，提出了应用小波变换对腕力传感器信号进行滤波的方法，讨论了小波滤波算法，研究了机器人腕力传感器信号滤波方案，并针对抛光机器人作业实验数据进行滤波。仿真实验表明方法有效。     

基于惯性导航与立体视觉的风管清扫机器人同时定位与地图创建方法

风管清扫机器人是用于完成中央空调通风管道系统清扫工作的一种自动化设备,为提高其在庞大且封闭的未知通风管道网络中的自主导航能力,提出一种低成本的机器人同时定位与地图创建解决方案。该方案结合惯性测量单元的高速动态性能及双目立体视觉传感器良好的环境感知能力,通过采用Rao-Blackwellized粒子滤波方法融合两种传感器的测量信息,可以有效地抑制惯性传感器的漂移,快速地估计机器人三维的位置、姿态和速度,并且获取稳定的环境视觉路标信息,能够满足风管清扫机器人同时定位和地图创建的要求。同时,为确保视觉路标关联的鲁棒性,提出一种双向的基于几何相容性及路标视觉特征相结合的数据关联方法。试验结果证明所提的同时定位与地图创建方案和数据关联法的有效性。     

基于PID算法的直流电动机调速系统的设计

该设计方案以STC12C4052单片机和MOS管组成的H桥为硬件基础而设计的PID算法直流电动机调速系统.STC12C4052单片机能输出两路占空比可控的PWM(脉宽调制)信号,通过改变占空比从而达到直流电动机调速的目的.测速传感器采用霍尔传感器测速,通过单片机中断采集传感器产生的脉冲以实现闭环控制.