基于RGB-D图像的三维物体检测与抓取

提出了一种基于RGB-D图像的三维物体检测与抓取方法。该方法主要实现RGB-D图像的模板匹配,对匹配结果进行聚类、评估和非极大值抑制,物体定位,并在三维点云中分割出平滑曲面,从而计算机器人的抓取位置与姿态。实验结果表明:该方法可在杂乱环境下对目标进行定位,并引导机器人抓取,抓取成功率达到89%。     

多轴并联机器正运动分析与视觉伺服研究

这里介绍了一种专门用于拾取和放置的六自由度并行机器人,该机器人具有高速和高载荷自重比的封闭式运动结构.这里针对六轴并联机器人运动控制和视觉抓取问题进行了深入的研究.首先针对六轴并联机器人的逆运动学问题进行求解;其次本文提出了牛顿修正法的六轴并联机器人实时正运动学求解方法;再次利用图像学形态算法从图像信息中确定待抓取目标的形态学特征,采用目标中心定位方法进行视觉抓取;最后利用实验验证了六轴并联机器人运动学和视觉抓取模型的正确性.结果 表明该策略在较短的执行时间内,位置和方向参数的精度分别接近0.008mm和0.0012°.     

基于视觉引导的工业机器人定位抓取系统设计

以美国国家仪器公司的视觉开发模块NI Vision为软件支撑和以ABB-IRB120型机器人,摄像机和传送带为硬件基础,对视觉识别与检测系统进行了模块化设计,构建了一个基于单目视觉的工业机器人工件自动识别和智能抓取系统,其中ABB-IRB120型工业机器人作为操作手臂,用CCD相机、运动控制器和工控机搭建了机器人视觉控制平台,通过建立抓取系统的参数化模型给出图像坐标到机器人坐标的转换算法,利用NI Vision中提供的图像处理、模式匹配等方法,在C#环境下进行开发,实现了目标定位和机器人控制两大基本功能,最终控制机器人完成目标工件的抓取。     

基于视觉筛选的并联机器人平面抓取系统设计

现代工厂中通常需要对工件特征进行判断,然后在平面内对工件进行分类放置。为了能高效快速地识别、筛选工件,采用了机器视觉技术,并将视觉技术应用在二自由度的并联机器人中,设计了一个基于视觉筛选的并联机器人平面抓取系统。视觉控制器对相机传送过来的工件图像进行处理,根据提取的工件的特征进行分类,并确定工件在视觉坐标系中的坐标。视觉处理器将坐标等信息传送给NJ控制器,同时在NJ控制器里运用ST语言编写程序实现机械臂的运动控制,并对运动过程进行3D仿真。仿真结果显示,通过机器视觉和并联机器人的结合,可以实现对工件进行精确的识别、抓取和放置。该系统可应用于根据物体形状不同进行分类的场合,并对研究机器视觉和并联机器人有一定的实用价值。     

高压输电线路除冰机器人抓线运动控制

针对高压输电线路除冰机器人越障抓线过程中存在的对输电线缆定位困难的问题,提出一种基于输电线缆几何特征的单目立体视觉定位方法.该方法根据输电线缆成像的边缘、输电线缆半径和摄像机成像模型,可以计算输电线缆中轴线在摄像机坐标系下的数学表达式,从而对任意位姿的高压输电线缆进行精确的三维定位.在输电线缆准确定位的基础上,为了快速地确定抓取输电线缆的准确位置并提高除冰机器人抓线运动控制实时性,提出一种基于除冰机器人机械臂结构特征的除冰机器人抓线运动控制策略,该控制策略通过在机器人基坐标系下计算机械臂末端夹持器工作空间曲面与输电线缆轴线的交点来确定抓取点,并同时计算抓取线缆时机械臂各个关节的期望位置.试验结果验证了所提视觉定位方法及抓线控制策略的有效性.     

基于嵌入式机器视觉的机器人抓取系统

针对工业生产线上机器人自动化、智能化识别抓取需求,设计研发了基于Raspberry Pi 3B+控制器的嵌入式机器视觉系统。采用开源OpenCV视觉算法库,使用高精度摄像头采集图像,经过图像预处理、特征提取判断等,快速识别、判断、定位产品,实现机械手对产品的准确定位和分类。实验结果显示,该系统运行稳定,对图像数据的处理可靠,能够较好地实现识别。     

UR机器人运动学控制与视觉抓取算法研究

针对六自由度UR机器人技术要点进行了分析,对运动控制算法和视觉抓取算法进行了深入研究。首先,分析了UR机器人的机械结构;然后,通过数值迭代法对UR机器人的逆运动学进行了求解,严格控制了算法的精度和速度,验证了算法的正确性和快速性。最后提出了一种基于图像边缘轮廓特征的手段来实现视觉补偿,凭借对多目标的分块处理实现对于工件三维空间信息的定位,引导UR机器人的协作作业,确保了UR机器人工作过程的精准性和迅速性。     

用于物体捕捉的四足步行机器人的运动误差模型

开发具有手脚融合功能的四足步行机器人可以加快四足机器人实际运用。介绍了一种具有手脚融合功能的新型四足步行机器人的结构。在机器人的机体上,安装有图像捕捉系统,用于引导机器人完成对目标物的抓取。描述了机器人抓取状态下的运动关系,建立了用于物体捕捉的四足步行机器人的运动误差模型。在对抓取状态逆运动学分析的基础上,讨论了图像捕捉系统误差与机器人的工作臂参数误差之间的关系。给出了详细的计算公式。并以一个实例说明了分析过程。该模型可用于机器人抓取状态下的运动控制与误差补偿。     

基于LabVIEW的螺钉柔性抓取关键技术研究

为了解决某系列非标螺钉的自动上料问题,提出了基于机器视觉的螺钉柔性抓取系统。首先设计了Eye-to-hand视觉定位抓取系统,对采集的图像进行二值化、粒子分析等图像预处理识别螺钉目标。其次,针对螺钉目标采用拟合圆操作获取螺钉中心方向的系列圆特征参数,通过最小二乘法拟合求得中心线,进一步求解螺钉的抓取点与角度位姿参数。最后,以抓取点为中心设计符合夹爪抓取特性的ROI区域以判断可抓性。上位机将位姿信息发送到控制器,引导机器人运动到相应位置并通过末端夹爪完成对螺钉工件的抓取。通过实验验证表明系统定位准确率达到99.5%。     

基于单视图关键点投票的机器人抓取方法

针对传统机器人抓取算法成本高、位姿估计准确率低、在极端场景中鲁棒性差等问题，提出一种基于单视图关键点投票的机器人抓取方法。该方法基于单个RGB图像，采用投票推理2D关键点的方式，再结合3D关键点的位置，利用多组点对映射关系(E-Perspective-n-Point, EPnP),算法计算物体的6D位姿，并将其转换为最优的机器人抓取姿势，实现机器人抓取。实验表明，即使在遮挡、截断、杂乱场景中，也能体现较好的估计结果。所提方法抓取成功率达到了94%,能引导机器人实现准确抓取。     

一种三关节机器人视觉伺服系统研究

设计了一种三关节机器人视觉伺服系统。该系统采用eye—in—hand方式，基于图像特征构成视觉反馈，束完成机器人抓取物体的任务。论文对系统结构、坐标变换、成像原理、视觉控制器进行了详细的设计，并通过仿真试验证明了所设计控制系统的有效性。     

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。     

图像拼接技术在爬壁机器人位置伺服控制系统中的应用

针对传统爬壁机器人对裂缝图像拼接效果差而导致位置控制结果不精准、工作效率较差的问题,提出基于图像拼接的爬壁机器人位置伺服控制系统.选取 STM３２F１０３RCT６ 为主控芯片,采用气动方式设计机械气动结构,利用 PLC 位置伺服控制器实现故障电路检测.设计视觉控制平台,避免强电磁场影响.软件部分依据 CCD 相机实现机器人视觉监测,采用图像拼接技术删除相邻图像的边缘处重叠部分,实现对墙壁裂缝的准确监测,利用机器人运动速度及机器人预设位置轨迹计算爬壁机器人的位置伺服控制值,将该值传输至系统硬件,实现位置伺服控制.由实验结果可知,所设计系统对裂缝全景图像拼接的精准度较高,机器人的位置伺服控制准确率为 ９７．５％ .     

Robotic automatic assembly system for random operating condition

A vision guided tabletop robotic assembly system is constructed for the random environment automatic assembly purpose. The distributed control structure is designed for this assembly system. A PC is specified as the central control unit for machine vision operation and the harmonization of At89c51 distributed control unit for each axis. The machine vision is introduced to search the locations and measure the size of the assembly parts in the robotic workspace. Then, the central controller commands the robot to pick the part sequentially based on the specified program to complete the automatic assembly process. The model-free fuzzy sliding mode control scheme is embedded in each joint micro controller for simplifying the model based control problem. The central control unit PC communicates with each joint controller by network communication. This assembly system is implemented on a 3 DOF SCARA robot. The experimental results show that the robotic motion control performance is good enough for assembling work; the vision pattern classification and assembly motion paths planning and monitoring are exactly executed by the central control unit. The goal of this robotic random assembly operation is achieved with the appropriate integration of robotic motion control, machine vision, sensor and assembly force detecting techniques.     

A double-loop structure in the adaptive generalized predictive control algorithm for control of robot end-point contact force

Robot force control is an essential issue in robotic intelligence. There is much high uncertainty when robot end-effector contacts with the environment. Because of the environment stiffness effects on the system of the robot end-effector contact with environment, the adaptive generalized predictive control algorithm based on quantitative feedback theory is designed for robot end-point contact force system. The controller of the internal loop is designed on the foundation of QFT to control the uncertainty of the system. An adaptive GPC algorithm is used to design external loop controller to improve the performance and the robustness of the system. Two closed loops used in the design approach realize the system?s performance and improve the robustness. The simulation results show that the algorithm of the robot end-effector contacting force control system is effective.     

并串联复合机器人的鲁棒控制

针对并联机构具有较高的刚度和精度,但工作空间小的特点,提出一种由3自由度平动并联机构和放大机构相结合的机构,从而组成新型并串联复合机器人。根据拉格朗日方法,建立并串联复合机器人的动力学方程, 并讨论动力学方程的性质。研究并串联复合机器人的鲁棒控制问题,根据动力学的性质在笛卡儿坐标系中设计一种鲁棒控制策略。控制器由两部分组成:一部分为基于标称模型设计的计算力矩控制器,其作用是镇定标称的机器人系统;另一部分为一种基于Lyapunov方法设计的鲁棒控制器,其作用是消除不确定性对跟踪性能的影响。理论分析与仿真结果表明,该控制器对改善并串联复合机器人的轨迹跟踪精度十分有效。     

6R型串联机器人控制系统的软件实现

基于Windows系统平台和VC6．0编程环境,结合ACR9000运动控制器实现了机器人模块化控制系统的设计。整个系统能够实现机器人示教、机器人运动指令生成、指令识别与运动再现以及运动状态监控等功能。此控制系统在自主研发的多功能6R型串联机器人平台上运行平稳。     

微小研抛机器人开放式控制系统研究

提出在大型模具曲面上进行自主研抛作业的微小机器人的运行特征,建立了一种基于PMAC和PC的双CPU开放式控制系统.通过对伺服运动、研抛执行和传感定位子系统的分析,全面介绍了系统体系结构和控制策略,运动实验结果表明了系统的可行性.该微小研抛机器人控制系统的设计符合实用要求,具有一定应用价值.     

Vision guided dual arms robotic system with DSP and FPGA integrated system structure

Usually, a humanoid robot has two arms and stereo vision system to execute human daily actions. It has complicate mechanism and mechatronics control system structure. The hardware control structure should be planned ingeniously to execute the complicate computation of 3D image processing and manipulate a multi degree of freedom dual arms motion control, especially for mobile robot system. Here a 7 DOF dual arms robot with FPGA hardware control structure and a digital signal processor (DSP) based CMOS stereo vision system are designed and built in our lab. The intelligent fuzzy sliding mode control strategy is employed to establish the visual guided robotic motion control software. This low cost humanoid robotic system has compact control structure and mechanism integration for mobile application purpose. Object detecting and tracking schemes in 3D space were developed for locating the target position and then guided the robot arm to pick and place objects or track the specified moving target. Experimental results show that this delicate robotic system has basic humanoid function.