本文關(guān)鍵詞： 點云建模 聚類分析 虛擬力 遙操作 動力學(xué)　出處：《西南科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：由于應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜多變目前機(jī)器人智能化程度還不能完全實現(xiàn)自主完成復(fù)雜的作用任務(wù)。本文圍繞遙操作主從機(jī)器人在未知非結(jié)構(gòu)環(huán)境中從端機(jī)械臂精確跟隨、主端操作者對從端環(huán)境感知等問題提出了基于圖像虛擬力覺的多自由度主從機(jī)械臂力覺臨場感遙操作技術(shù)的研究。在遙操作主從機(jī)器人控制過程中,主端操作者主要依靠從端傳輸?shù)膱D像、力、位置等信息操作從端機(jī)械臂完成作業(yè)任務(wù)。由于從端機(jī)械臂處在遠(yuǎn)端,操作者距離從端機(jī)械臂距離較遠(yuǎn),無法實際感受從端機(jī)械臂相對于環(huán)境的真實位姿,無法精確得知從端機(jī)器人與作業(yè)對象之間的位置關(guān)系,從端機(jī)器人任務(wù)完成的程度高度依賴操作者的熟練程度,導(dǎo)致主從控制系統(tǒng)實際操作效率低下。同時在遙操作主從控制中廣泛使用的虛擬夾具、虛擬管道主要針對具體環(huán)境使用軟件建模,通常需要對任務(wù)空間進(jìn)行預(yù)先掃描與采樣,建立環(huán)境模型后再構(gòu)建相應(yīng)的虛擬夾具、虛擬管道。預(yù)建模無法精確應(yīng)對復(fù)雜、非結(jié)構(gòu)、易變化的環(huán)境。針對上述問題,本文通過對從端環(huán)境點云信息進(jìn)行聚類分析,建立點云模型,采用人工勢場法建立人工勢場,形成基于目標(biāo)及障礙物的虛擬引力和虛擬斥力。通過構(gòu)建穩(wěn)定的主端力覺臨場感系統(tǒng),在從端機(jī)械臂運動過程中主端操作者借助力反饋設(shè)備能夠充分的感受從端環(huán)境虛擬引力/斥力,實現(xiàn)了對操作者的力覺輔助,在力覺引導(dǎo)過程中操作人員能夠快速接近作業(yè)對象、避開障礙物。系統(tǒng)在設(shè)計過程中將主端操作者的思維決策的準(zhǔn)確性、高效性同機(jī)械臂的控制策略相結(jié)合,提高機(jī)器人的作業(yè)效率,減小操作的操作壓力,降低了對操作者熟練程度的要求,實現(xiàn)了人-機(jī)交互的高度融合。綜上,論文基于C++語言結(jié)合Open CV2.4.9和PCL1.6.0在VS2010平臺及Matlab 2010b下對系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計與實現(xiàn)。
[Abstract]:Due to the application of complex environment the robot intelligence can not be fully realized independently task complex. This paper around the teleoperation slave robot in unknown unstructured environment from the end of the mechanical arm accurately follow the main end operator of the proposed research on multi DOF master-slave arm virtual image McGregor sleep based on tele operation technology from the end of the environmental perception problems. In teleoperation robot control process, the main terminal operator mainly rely on from the image terminal transmission power, position information operation from the end manipulator to complete the task. Because of the end of manipulator in the distal end of the mechanical arm, the operator's distance from the distance, not the actual feeling from the end of the mechanical arm relative to the true pose of the environment, not to know precisely the relationship between the position of the robot and the object from the end of operation, from the end of robot task completion process Is highly dependent on the operator's proficiency, resulting in a master-slave control system actual operation efficiency. At the same time in the virtual fixture is widely used in master-slave teleoperation control, virtual pipeline according to the specific environment for the use of software modeling, usually need to pre task space scanning and sampling, the environment model was established after the construction of virtual fixture, the corresponding virtual the pre modeling pipeline. Cannot accurately deal with complex, unstructured, easy to change the environment. Aiming at the above problems, based on the cluster analysis from the end point cloud information, the establishment of the point cloud model is build by artificial potential field with artificial potential field method, the formation of virtual gravity targets and obstacles and through the virtual repulsive force based. The main building stable end force telepresence system, the operator from the main end manipulator movement process by means of force feedback device can fully feel the gravity / virtual environment from the end The realization of the operator's repulsion force assistant, in force personnel to operate the boot process to quickly close the job object, avoiding obstacles in the system. The design process, the main end operator decision accuracy, combining control strategy with high efficiency mechanical arm, improve the working efficiency of the robot, reduce operation pressure, reduce the operator proficiency requirements, to achieve a high degree of integration of human-machine interaction. In conclusion, the combination of Open CV2.4.9 and PCL1.6.0 C++ language in VS2010 platform and Matlab 2010b of the system was designed and implemented based on.

【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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本文編號：1462691