基于目标跟踪的并联机器人视觉位姿检测

建立一种基于视觉的并联机器人位姿检测系统框架,包括图像采集、图像处理、位姿检测、参数反馈4个部分。使用单目摄像头采集图像,以二自由度冗余机器人为控制对象,利用Haar特征提取对目标进行粗跟踪。进一步获得目标上特定的几个特征点,基于平行不变性原理,得到机器人末端操作器的实际位姿参数。通过求解机器人的逆运动学方程,得到电机的控制参数。实验和仿真验证了该系统的可行性。     

基于立体视觉六自由度大载荷实验平台的位姿检测

提出利用双目视觉系统检测六自由度大载荷实验平台的位姿。首先,采用时空联合的分割算法提取运动目标并由运动目标上不共线三点描述当前时刻运动平台的位姿;然后,根据运动平台负载大、惯性大的特点,对相邻时刻的位姿变化加入补偿,以此估计平台下一时刻的位姿。实验结果表明,该算法在较小的允许误差范围内能够较好地跟踪运动平台,准确地估计下一时刻的位姿。     

并联机器人视觉盲区末端位姿检测方法

为解决并联机器人末端执行器受机构支路遮挡造成的双目视觉盲区末端位姿错误检测问题,提出一种运动学正解结合混合优化RBF神经网络(RBFNN)误差补偿的视觉盲区末端位姿检测方法。首先在非视觉盲区采集RBFNN训练样本,其中运动学正解为输入样本,运动学正解和视觉检测位姿的差值为输出样本;然后进行训练,并采用GWO(Grey Wolf Optimization)算法和LM(Levenberg-Marquardt)算法混合优化权值;最后将训练好的网络用于视觉盲区,通过对运动学正解进行误差补偿以提高末端位姿检测精度。实验结果表明,与未补偿的检测方法相比,混合优化RBFNN补偿后的末端位姿检测方法,其末端位姿分量x,y,z,γ的误差平均绝对值分别降低了54.4%、67.7%、54.7%和52.9%,误差标准差分别降低了52.9%、62.8%、51.9%和58.8%,验证了所提方法的有效性。     

改进PROSAC算法的并联机器人末端位姿检测方法

为解决双目视觉末端位姿检测中光照、噪声干扰等外部因素造成的检测精度降低问题,提出一种改进PROSAC (Progressive Sample Consensus)算法的水果分拣并联机器人双目视觉末端位姿检测方法。基于ORB算法进行特征提取和立体匹配;采用改进的PROSAC算法对立体匹配进行提纯,该改进通过穿插取点和预检验候选模型克服PROSAC算法存在的模型参数估计精度不高和验证错误候选模型耗时问题;将提纯后的匹配点对代入双目视觉模型求出末端位姿。实验结果表明,与未改进PROSAC算法的末端位姿检测方法相比,改进PROSAC算法的并联机器人末端位姿检测方法,其位姿各分量x、y、z、γ的误差平均绝对值分别降低了53.9%、65.5%、66.9%、47%,误差标准差分别降低了53.2%、67%、66.6%、56.6%,验证了所提出方法的有效性。     

基于双目视觉的新型并联机构末端位姿检测

针对一种新型3-DOF驱动冗余并联机构,为提高双目视觉末端位姿检测的实时性和精度,首先采用Harris-SIFT算法对图片进行预匹配,通过Harris提取图像特征点,并采用SIFT特征描述子对图像进行匹配,使得匹配结果兼具实时性和稳定性;为解决匹配算法存在的误差匹配和错误匹配问题,提出一种改进的RANSAC算法对预匹配结果进行提纯,该改进方法通过分格取点和提前取点验算临时模型克服常规RANSAC算子匹配不准确、算法费时的缺点.实验结果表明,采用改进的RANSAC算法提纯较常规RANSAC算子不仅可以大幅度降低图像处理时间,而且可以更大程度提高匹配正确率,进而位姿检测的实时性和精度得以提高.     

基于免疫进化的并联机器人的位姿估计

提出了一种基于免疫进化算法的并联机器人位姿估计算法。建立了视觉检测坐标系和位姿参数估计模型;借鉴生物免疫系统中克隆变异和免疫记忆机理,通过免疫进化获得位姿参数的可行解。实验表明,相较于传统迭代算法,基于免疫进化算法的位姿检测算法收敛快,精确度高,对噪声不敏感,具有较好的鲁棒性。     

LW—1型机器人重复位姿精度检测系统

本文介绍了一种非接触式（ＬＷ－１型）机器人重复位姿精度检测系统。该系统采用电涡流传感器作为位置信息传感器，以这种传感器的检测性能为基础，研究设计了相应的传感器测量结构、数学模型和坐标变换求解方法，使系统技术指标及使用性能达到了检测机器人重复位姿精度的实用要求。该系统具有鲁棒性强、设计合理、结构简单、造价低廉等特点，可以满足我国现阶段在机器人学研究和开发应用方面的需求。     

基于立体视觉的非合作目标位姿测量

非合作航天器间相对位姿(位置和姿态)测量,是实现非合作目标的交会与捕获等在轨服务的前提。本文研究一种基于立体视觉的位姿测量方法,包括图像采集、图像滤波、边缘检测、特征提取、目标识别、3D重建、相对位姿计算等步骤,并分别进行计算机仿真和在自制物理平台上的验证实验。仿真实验结果验证了该方法的准确性和有效性。     

一种机器人位姿重复精度测量系统的研制

本文介绍作者所研制的一种可同时测量机器人位置和姿态重复精度的测量系统,阐述了该测量系统的设计基本原理.对该系统的测量误差及灵敏度进行了分析与讨论.给出了一个机器人位姿重复精度的测量实例.     

基于遗传算法的机器人动态视觉检测系统

建立了一种基于二自由度机器人视觉伺服系统,该系统通过实时监控和跟踪运动目标,实现对运动目标的相对距离和瞬时速度的动态检测。系统为双目视觉系统,采用遗传算法进行特征点匹配,利用其随机搜索的特点,更快更好地找到全局最优值,从而得到较高匹配精度的点。最后通过三维重建和建立速度模型,实现了对机器人动平台运动参数的动态检测,并给出测量精度及改进方法。此方法还适用于多自由度并联机器人和空间复杂运动的检测。     

基于立体视觉的接触式三维测量系统

传统的三维接触式测量方法存在着速度慢、测量范围受限等缺点,而纯粹的非接触式测量方法则存在着特征边缘无法获取的问题。结合两种测量方法,设计了一种新的三维测量系统,该系统采用立体视觉技术对接触式测头的空间位置和姿态进行定位,进而间接计算接触式探针针尖位置来完成空间点的三维坐标测量。实验结果表明:系统测量精度优于0.2 mm,能够应用于工业现场进行复杂工件的典型几何特征检测和模型重构。     

机器人手眼立体视觉标定研究

以固高GRB-400型机器人和CCD组成机器人手眼系统,分析了摄像机的成像模型,采用了基于直接将图像坐标映射到机器人参考坐标的“黑箱”思想,从图像坐标直接计算出目标位置的方法,用于立体定位的摄像机手眼标定,该方法通过保持机器人末端执行器到机器人参考坐标系旋转矩阵来简化复杂的相机标定过程,最后通过实验验证了该方法的可行性,并分析了实验误差产生的原因,并提出了相应的解决措施。     

基于标志点识别的三维位姿测量方法

提出一种基于双目视觉原理测量运动目标三维位姿参数的新方法。采用LED作为标志点来定义运动目标局部坐标系,通过双目视觉方法计算各LED的全局坐标,进而得出运动目标的三维位姿参数。同时根据实验环境的特殊性,提出一种基于优先级的外极线斜率约束匹配算法。实验结果表明该测量方法简单高效,满足精度和实时性的要求。     

非特征点双目测距技术研究

提出了一种局部稠密匹配与人工干预相结合的测距方案,利用非特征点与特征点的位置关系,构建“最小矩形”以缩小匹配范围,再应用NCC（归一化互相关）算法对非特征点进行稠密立体匹配,最后根据双目测距原理直接获取非特征点的距离信息。该方法能任意选取图像上的非特征点进行实时距离测量,具有精度高、速度快和操作性强等优点。     

基于立体视觉的平面圆参数高精度测量算法*

针对目前平面圆的圆心和半径测量方法存在的不足,提出一种基于立体视觉的平面圆参数高精度测量方法。该方法首先根据边缘分组算法和二次曲线椭圆拟合判别算法提取双目图像中的椭圆特征;其次利用分段立体匹配算法获取平面圆特征上部分点的三维坐标;最后通过三维平面拟合、坐标转换、平面圆拟合以及坐标反变换获取平面圆的圆心和半径参数。实验结果表明,该方法有效地减小了平面圆透视投影引起的畸变误差,提高了平面圆参数的测量精度。     

物体位姿单目视觉传感测量系统

物体位置与姿态的测量在航空航天、汽车车轮定位等领域都有着重要的应用价值.基于单目红外图像传感测量系统,通过对靶标图像特征的有效提取以及数据最优化方法,实现物体位姿测量.设计了专用于物体姿态测量的平面靶标,并介绍了单目传感器测量基本原理、测量模型及数据处理方法.系统具有结构简单、速度快,稳定性好等特点.实验结果表明,转角测量的重复性误差小于8″;平移测量的重复性误差小于0.02 mm.     

Interactive stereo vision telepresence for correct communication of spatial geometry

This paper presents a novel interactive stereo vision telepresence system for use in broadband Internet-2 communication environments. An algorithm for virtual distance correction is deployed in this system which allows us to present a correct nominal depth impression of a remote environment to a local human operator. The correctness properties around the nominal depth are analyzed and an error function is derived. The efficacy of the distance correction measures is tested by evaluation experiments.     

Robust scheme of global parallel force/position regulators for robot manipulators under environment uncertainty

A simple robust scheme of parallel force/position control is proposed in this paper to deal with two problems for non-planar constraint surface and nonlinear mechanical feature of environment: i) uncertainties in environment that are usually not available or difficult to be determined in most practical situations; ii) stability problem or/and integrator windup due to the integration of force error in the force dominance rule in parallel force/position control. It shows that this robust scheme is a good alternative for anti-windup. In the presence of environment uncertainties, global asymptotic stability of the resulting closed-loop system is guaranteed; it also shows robustness of the proposed controller to uncertain environment with complex characteristics. Finally, numerical simulation verifies results via contact task of a two rigid-links robot manipulator.     

Robust scheme of global parallel force/position regulators for robot manipulators under environment uncertainty

A simple robust scheme of parallel force/position control is proposed in this paper to deal with two problems for non-planar constraint surface and nonlinear mechanical feature of environment： i） uncertainties in environment that are usually not available or difficult to be determined in most practical situations; ii） stability problem or/and integrator windup due to the integration of force error in the force dominance rule in parallel force/position control. It shows that this robust scheme is a good alternative for anti-windup. In the presence of environment uncertainties, global asymptotic stability of the resulting closed-loop system is guaranteed; it environment with complex characteristics. Finally, numerical robot manipulator. also shows robustness of the proposed controller to uncertain simulation verifies results via contact task of a two rigid-links