基于嵌入式的单目视觉工业机器人定位系统设计

为解决传统工业机器人定位不精确、不灵活的问题,对机器视觉引导的工业机器人定位进行研究,提出以KUKA机械臂和嵌入式ZYNQ开发板为硬件平台的低成本系统方案。首先对工业机器人视觉定位抓取过程建立数学模型;然后研究基于机器视觉的图像处理技术,采用轮廓特征参数为辨识条件对预处理后的工件轮廓进行识别和定位;最后,经过坐标转换,将工件真实位姿发送给工业机器人控制系统进行抓取引导。实验结果表明,该系统对目标工件能够实现有效、精准的定位。     

高压输电线路带电更换防振锤机器人的研制

针对人工带电更换防振锤作业劳动强度大、效率低、危险性高的问题,研制具有双作业末端的带电更换防振锤机器人。首先,设计机器人行走轮、夹持机构、作业末端等构型,完成本体测控平台及远程管理主机控制平台的集成设计。其次,制定机器人更换防振锤的作业规划,并提出一种易于扩展、通用性强的多臂多动作机器人关节运动模型及其H∞控制方法,增强机器人关节运动的鲁棒性及其对作业环境的自适应能力。最后,通过对机器人进行工频耐压试验与实际线路作业试验,验证了该机器人结构设计合理,完成跨越防振锤及拆取、安装防振锤等作业任务连贯流畅,关键动作满足定位要求。     

仿人足球机器人视觉系统快速识别与精确定位

针对仿人足球机器人视觉需求,提出一种同时进行色块分割和特征提取的目标识别算法和一种基于仿人机器人物理模型的单目定位方法.目标识别算法采用八邻域法对图像进行边缘跟踪完成色块分割,同时计算边缘点几何信息得到图形特征,并应用辐射对称算法提高物体识别准确度,其处理效率比普通方法提高近一倍.目标定位算法结合摄像机小孔成像模型和仿人机器人三连杆模型,可以精确定位视觉范围内的目标.在自主仿人足球机器人系统中的成功应用表明,所提的目标识别算法和定位模型具有较好的效果.     

基于CANNY算子的输电线路移动作业机器人视觉定位控制

设计一种双臂、双机械手的输电线路引流板螺栓紧固带电作业机器人,针对在螺栓拧紧作业过程中机器人机械手作业末端与螺栓头、螺母难以自动对准对接的问题,基于双作业末端输出的四路视频图像信息提出一种基于改进Canny算子图像边缘检测的机器人作业末端与螺栓螺母的对准定位控制方法,给出了Canny算子的改进方法和改进Canny算子图像边缘检测的流程。对常规Canny算子及其改进在套筒边缘检测及中心点的提取效果进行了比较分析,验证了改进算法的有效性,最后在实际线路上进行带电作业试验,试验结果表明本文所提出的改进Canny算子图像边缘检测机器人作业末端与螺栓螺母的对准定位控制具有较强的工程实用性,较常规算法而言进一步提高了作业效率。     

机器视觉在黄瓜采摘机器人中的应用研究

机器视觉技术是黄瓜采摘机器人研究中的重要内容之一,分析了国内外黄瓜采摘机器人中机器视觉技术在机器人路径识别导航、目标物体的分割识别与定位、黄瓜成熟度判别等方面的应用研究现状,并且分析了黄瓜识别机器人视觉系统在目标识别率、视觉系统的硬件结构和处理速度、视觉系统能源消耗等方面存在的问题,提出了在今后的研究中应着重把握视觉系统的结构优化、适应性提高以及性能与成本的平衡等.     

全自主足球机器人快速目标识别与定位方法

为使机器人视觉系统能够快速、稳定地进行目标识别和定位，采用多阚值粗分割和区域细分割相结合的彩色图像分割算法，以提高特征提取的鲁棒性．在基于区域分割的算法中采用快速游程连通性分析算法，保证了目标识别的实时性．对已识别的目标，利用摄像机针孔模型完成单眼的实时定位．该系统能满足全自主足球机器人对目标识别与定位实时性和鲁棒性的要求，已成功地应用于HIT-Ⅱ型自主足球机器人中．     

基于双目视觉的机器人运动目标检测与定位

针对移动机器人自定位精度低的问题,提出了先由静止的工作机器人进行自定位,再对运动目标进行检测和定位的方法.基于HSV模型颜色特征,工作机器人分割出人工路标并进行自定位,利用帧间差分法将采集到的视频图像序列中相邻两帧作差分运算,提取出运动目标,并通过双目立体视觉视差原理计算出运动目标的绝对坐标,帮助运动目标完成定位.结果表明,该方法定位精度高于传统的移动机器人自定位的定位精度,且算法的实时性好,具有现实的研究意义.     

一种多机器人编队协同定位的方法

针对多机器人编队导航,提出了一种协同定位的方法.一个主机器人带领其他成员机器人,主机器人配备视觉传感器及激光扫描仪,成员机器人通过融合内部传感器数据进行自身定位.主机器人利用双目视觉进行目标检测,确定目标方位及距离信息,并利用激光扫描仪结合视觉获取的方位信息得到成员机器人位置及航向.基于联邦滤波算法提出了一种联合滤波模型,融合多传感器信息得到精确定位.1个Pioneer 3-AT和3个AmigoBot机器人编队的协同定位实验表明:该方法可行,误差范围小,满足实际应用的精度要求.     

一种基于NAO机器人的单目视觉目标定位方法

单目视觉定位在机器人视觉中具有重要的应用价值。结合光学成像原理、几何坐标变换以及相关的图像处理技术能够实现单目视觉目标定位。提出了一种基于RGB颜色空间的匹配滤波轮廓提取算法,进行特定目标的轮廓提取。该算法能精确、快速地计算出摄像机与目标物体之间的距离和角度信息,实现对特定目标的定位。基于NAO机器人平台的实际实验结果验证了该算法的有效性。     

沿输电线路地线行驶巡检机器人定位方法

针对作者所在团队研制的沿输电线路地线行驶的巡检机器人,分别提出了基于倾角传感器、GPS和线路先验信息模型GIS的全局环境定位方法和基于行走轮编码器及其打滑识别、机器视觉、超声波测距传感器和霍尔接近传感器的局部环境定位方法,给出了机器人定位的相关模型或算法.经现场线路试验研究表明,该方法行之有效.     

沿架空地线行驶的自主巡检机器人及应用

介绍了一种沿架空地线行驶的输电线路自主巡检机器人系统,包括自主巡检机器人本体、地面基站、巡检后台管理系统,以及地线无阻挡道路结构等.开发的新型防震锤线夹、组合悬垂线夹和跨越耐张杆塔头柔性过桥等结构,使得机器人可以无阻挡地通过防震锤、直线杆塔和耐张杆塔等而无需跨越障碍物.着重介绍了自主巡检机器人的如下关键技术:移动机器人机构、自主移动导航、电源及其管理系统和机器人本体的系统集成,给出了自主巡检机器人的一个典型实例.通过不同环境的运行试验,表明提出的巡检机器人系统的正确性和实用性.     

一种新的机器人手-眼视觉目标定位方法

提出了一种机器人手-眼视觉分步动态目标定位方法.摄像机在不同位置对目标分步拍摄,获取目标位置信息并不断修正,最终将目标定位在图像的中心位置,进而引导末端执行器完成对目标的准确抓取.实验结果,显示该手-眼视觉分步动态目标定位方法定位准确,可靠性高.     

FANUC M-710iC/50机器人

日本FANUC公司研制出一种“地装行走轴机器人搬运系统”——FANUCM-710iC机器人。其具有紧凑的结构和优越的动作性能,可在机床之间的狭小空间内灵活作业;利用整体视觉系统,其能够识别散乱堆放的汽车零部件并快速精准地取出,从而完成高速拾取功能的作业;即便在被加工件出现装配位置错位的情况下,也可校正后精准作业。     

基于机器视觉的酒盒天地盖定位贴合系统设计

为解决传统白酒包装作业成本高、效率和良品率低的问题,设计一种基于机器视觉的酒盒天地盖定位贴合系统。基于模块化设计思想,将系统划分为裱纸输送模块、纸盒自动上盒模块和视觉系统模块;将可编程逻辑控制器作为主控系统,机器人、输送线、气缸等作为执行机构,设计裱纸输送模块和自动上盒模块;采用Sobel算子、模板匹配等算法设计视觉系...     

基于视觉的并联机器人守门控制技术研究

针对视觉技术在并联机器人上的应用特点,本文基于视觉传感器的二自由度Delta机器人的守门控制技术,提出了一种对运动目标的轨迹进行预判和定位的控制算法。通过视觉控制器对运动小球的视觉图像进行处理,从而获取运动坐标,并对目标进行轨迹预判和视觉跟踪,使机器人在目标位置准确拦截小球。同时,利用ST语言在运动控制专用软件Sysmac Studio中编写机器人的运动控制程序并进行3D仿真。仿真结果表明,该算法通过对目标物体提前匹配图像信息可快速定位并执行拦截,避免机械臂多余动作,提高了动作效率。该算法已成功应用到机器人小球对打比赛中,并获得了较好的效果。该研究对Delta机器人抓取运动目标具有一定的实用价值。     

基于双目视觉模型的彩色目标实时检测与定位

从立体视觉中提取位置信息是计算机视觉的热点问题.在建立双目视觉模型的基础上提出了一种新的基于YUV彩色模型的实现足球立体视觉匹配的检测方法.该方法将匹配问题映射为具有某种颜色的目标特征区域的中心,把其中心作为匹配点,通过目标的分割获得匹配点后根据双目视觉定位数学模型恢复图像位置信息,完成对目标的实时检测和定位,满足机器比赛中对足球实时检测和定位的需要.     

核电站水下机器人路径规划仿真

针对核电站水下机器人在核环境中的任务要求,采用启发式搜索和分块遍历算法,分别研究了机器人的点对点全局路径规划以及完全覆盖路径规划,并应用Lab VIEW Robotics、Robot Basic对机器人规划进行了仿真与分析。从仿真结果可知,算法可以有效提高作业效率,为机器人完成作业任务打下了基础。     

电动汽车充电操作机器人的视觉系统设计

针对电动汽车充电过程中的充电插座识别和充电孔定位问题,设计了电动汽车充电操作机器人的双目视觉系统。首先,采用支持向量机(SVM)和线性可变形模板匹配相结合的方法识别快充和慢充插座、定位插座中心充电孔,结合双目立体匹配,获取中心充电孔的三维坐标;其次,建立超出机器人的工作范围和充电孔角度识别偏差过大情况下的异常处理机制;最后,在Halcon视觉平台编写视觉算法进行实验验证,结果表明:该视觉系统能够有效区分快充和慢充插座、定位目标插座中心充电孔,分类速度和定位精度满足充电机器人在线作业要求。     

配置机械手的轮式移动机器人目标物体跟踪与抓取

针对配置机械手的室内轮式移动机器人目标物体识别、跟踪和抓取问题,采用一种目标物体识别和机器人定位的方法,利用一种基于模糊控制的轮式移动机器人视觉伺服跟踪控制的方法。针对机器人目标识别跟踪及抓取过程中受环境条件变化的影响,采用HSI颜色模型和基于阈值的区域分割的图像处理方法可以完成目标颜色物体的快速准确识别。基于云台摄像机角度信息的机器人小车目标定位方法和模糊控制理论,设计了模糊跟踪控制器,使机器人输出合适的线速度和角速度,能够实现机器人目标跟踪,使移动机器人趋近目标物体位置,并完成机械手目标物体抓取任务。仿真和实时实验结果表明：所设计的系统具有良好的目标物体识别、跟踪和准确抓取目标的能力。     

基于全景视觉的机器人相互定位的研究

为了使机器人能够更好地定位,研究了一种基于全景视觉的机器人相互定位的方法.2个全景摄像机和用于识别机器人的三色环圆柱体分别安装在不同的移动机器人上,利用光学视觉原理,通过CCD摄像机,获得包括另一个移动机器人的全方位景物图像.将得到的全景图像二值化处理后,通过噪声去除及八方区域生长算法找到符合条件的区域,并将找到区域的RGB颜色模型转换为H IS颜色模型.根据三色环圆柱体自身的3种颜色的固定顺序明显区别于背景的特点,识别出机器人上的目标三色环圆柱体,通过设计出的机器人相互定位算法,计算出机器人在世界坐标系下的坐标.实验结果表明,本文研究的基于全景视觉的移动机器人定位方法是令人满意的,对实际应用有一定的价值.