隨著信息技術(shù)和控制理論的融合發(fā)展,工業(yè)機(jī)器人成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的自動(dòng)化設(shè)備,提高了產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率。但是,機(jī)器人技術(shù)在智能化與柔性化方面仍然存在著改進(jìn)的必要性,機(jī)器人視覺伺服控制技術(shù)應(yīng)用圖像傳感器獲得外界視野信息,可提高其環(huán)境感知力和反應(yīng)能力,以應(yīng)付不同的生產(chǎn)工作。本文以KUKA KR5 arc工業(yè)機(jī)器人作為研究對(duì)象組建視覺伺服控制系統(tǒng),引導(dǎo)機(jī)器人完成對(duì)工件物體的抓取與組合。本文首先研究了機(jī)器人視覺伺服系統(tǒng)中的圖像處理算法,包括圖像的灰度和對(duì)比度變化、空間濾波和邊緣檢測(cè)等圖像處理技術(shù),對(duì)于圖像處理的速度和精度要求,設(shè)計(jì)了視覺伺服控制的圖像采集和處理流程;通過(guò)對(duì)邊緣提取算法的比較分析,完成了目標(biāo)圖像的邊緣檢測(cè);改進(jìn)了歸一化互相關(guān)匹配算法中計(jì)算量大且運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的缺陷,提出圖像金字塔逐層搜尋理念,加快了匹配速度,并推導(dǎo)了工件位姿計(jì)算方程。其次,分析了機(jī)器人視覺伺服控制模式,采用Denavit-Hartenberg法建立了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。按照系統(tǒng)要求對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,正向分析求解其關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)角度以及末端位姿的函數(shù)方程,逆向分析求解機(jī)械臂目前位置對(duì)應(yīng)各個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度,并分析了機(jī)器人的軌跡規(guī)劃問(wèn)題。研究了攝像機(jī)標(biāo)定和手眼標(biāo)定方法,建立了視覺系統(tǒng)模型,確定了空間坐標(biāo)和圖像對(duì)應(yīng)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系,并改進(jìn)了標(biāo)定誤差,考慮畸變模型的切向分量對(duì)整體畸變模型的影響,使得標(biāo)定更加精確。最后,搭建了關(guān)節(jié)型機(jī)器人視覺伺服控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),針對(duì)工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)控制部分,設(shè)計(jì)了雙閉環(huán)控制系統(tǒng),采用PID控制算法,在Simulink中完成了仿真實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析的結(jié)果表明:視覺伺服控制系統(tǒng)提高了圖像處理的實(shí)時(shí)性并且減小了標(biāo)定誤差,達(dá)到了預(yù)期的目的。
【學(xué)位單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP242.62;TP273
【部分圖文】：

機(jī)器人視覺伺服技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，給各行業(yè)的生產(chǎn)制造和人們生活逡逑增加了無(wú)法磨滅的影響，加快了經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和積累，所以不斷發(fā)展該技術(shù)，具有關(guān)鍵的實(shí)際使逡逑用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，例如在工業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)用領(lǐng)域、服務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用等。圖１－１為焊接機(jī)器人，逡逑圖１－２為碼操機(jī)器人，圖１－３為表面缺陷檢測(cè)機(jī)器人，圖１－４為美敦力手術(shù)機(jī)器人，圖１－５為逡逑掃地機(jī)器人，圖１－６為迎賓機(jī)器人。逡逑＿＿逡逑圖１－１焊接機(jī)器人邐圖１－２碼垛機(jī)器人逡逑丨羞邋１’。二逡逑圖１－３表面缺陷檢測(cè)機(jī)器人邐圖１－４美敦力手術(shù)機(jī)器人逡逑ｍ邐匪逡逑ｆ邋．一邐１邐：逡逑、ｎｕｎ逡逑圖１－５掃地機(jī)器人邐圖１－６迎賓機(jī)器人逡逑－３－逡逑

機(jī)器人視覺伺服技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，給各行業(yè)的生產(chǎn)制造和人們生活逡逑增加了無(wú)法磨滅的影響，加快了經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和積累，所以不斷發(fā)展該技術(shù)，具有關(guān)鍵的實(shí)際使逡逑用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，例如在工業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)用領(lǐng)域、服務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用等。圖１－１為焊接機(jī)器人，逡逑圖１－２為碼操機(jī)器人，圖１－３為表面缺陷檢測(cè)機(jī)器人，圖１－４為美敦力手術(shù)機(jī)器人，圖１－５為逡逑掃地機(jī)器人，圖１－６為迎賓機(jī)器人。逡逑＿＿逡逑圖１－１焊接機(jī)器人邐圖１－２碼垛機(jī)器人逡逑丨羞邋１’。二逡逑圖１－３表面缺陷檢測(cè)機(jī)器人邐圖１－４美敦力手術(shù)機(jī)器人逡逑ｍ邐匪逡逑ｆ邋．一邐１邐：逡逑、ｎｕｎ逡逑圖１－５掃地機(jī)器人邐圖１－６迎賓機(jī)器人逡逑－３－逡逑

邐！逡逑圖１－９基于位置的控制模型示意圖逡逑第二種類型是基于圖像的視覺伺服，如圖１－１０所示，將目標(biāo)工件在攝像機(jī)圖像坐標(biāo)系的圖逡逑像特征當(dāng)作反饋信號(hào)，重點(diǎn)是如何求解代表圖像差異與機(jī)械手位姿速度變化關(guān)系的圖像雅可比逡逑矩陣，而且圖像是在二維平面內(nèi)的，當(dāng)計(jì)算圖像雅可比矩陣時(shí)又需估計(jì)目標(biāo)的立體空間信息（三逡逑維信息）。１９８０年，Ｗｅｉｓｓ直接使用期望圖像與當(dāng)前圖像的差作為信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，Ｅｓｐｉａｕ逡逑分析了基于位置和基于圖像的機(jī)器人視覺伺服問(wèn)題，使用求解任務(wù)函數(shù)法解決機(jī)器人的控制問(wèn)逡逑題。逡逑圖馨Ｓ征邐一邋Ｉ邐［邐Ｉ邐末端位置｜邐（動(dòng)作逡逑邐￣？＇特征空間控制律——機(jī)器人控制器１——？六自由度機(jī)械臂邐？運(yùn)動(dòng)目標(biāo)———＊■逡逑＿▲邋１邐邋！邐邋Ｌ邋ｊ邋１逡逑當(dāng)前逡逑V笙袷顏麇五五澹懾危卞�，辶x希薄

本文編號(hào)：2830057