隨著海洋開發(fā)的快速發(fā)展以及海洋強國戰(zhàn)略的提出,針對淺灘環(huán)境的動植物觀測、軍事偵查、水文監(jiān)控和水雷排爆等方面的研究日漸成為科研熱點,因此對具備偵查和目標跟蹤能力的兩棲機器人需求日益增長。本文以生物海蟹作為原型,進行生物觀測并對其進行結(jié)構(gòu)和功能仿生和分析,研制出一種具備兩棲作業(yè)能力的仿海蟹機器人,該機器人可實現(xiàn)在一定區(qū)域內(nèi)對給定目標的搜索和跟蹤。本文設計了仿海蟹機器人本體結(jié)構(gòu)。通過對海蟹的生理結(jié)構(gòu)和運動特征進行觀測和分析,結(jié)合機器人設計要求對生物海蟹的步行足和游泳足進行簡化,設計了串并聯(lián)混合形式的五連桿機構(gòu)步行足和串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式的三自由度游泳足。針對仿海蟹機器人的工作環(huán)境和任務需求,進行了仿海蟹機器人防水控制箱、雙目視覺平臺和機器人總體結(jié)構(gòu)設計;建立了步行足的運動學模型,開展了步行足的正、逆運動學分析,最后利用MATLAB軟件對步行足運動學和工作空間進行仿真驗證。對基于雙目視覺的目標檢測和定位跟蹤方法進行了分析和研究。首先建立了雙目攝像機模型并進行了雙目相機的標定實驗,獲取其內(nèi)、外參數(shù)。針對目標物的圖像特征,開展了基于圖像分割的的球形目標物檢測與匹配方法與SURF特征點的目標物檢測與匹配方法... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

CR200機器人[9-10]

4圖1.3CR200機器人CrabsterCR200仿蟹機器人[9-10]是韓國海洋研究院與海洋系統(tǒng)工程研究部于2012年合作研發(fā)的一種水陸兩棲六足機器人，如圖1.3所示，其整機重量約為600公斤，長×寬×高大小為××m0.2m45.2m42.2，其內(nèi)部最多可以搭載4位用于機體操作的工作人員，機器人上安裝有多個攝像頭用于圖像采集。CR200機器人具備六條步行足，整機一共具有30個運動關(guān)節(jié)，每個關(guān)節(jié)的驅(qū)動方式均選擇電機驅(qū)動。相比于后四只步行足，CR200的前兩只步行足除了實現(xiàn)行走功能外，其可以搭載鉗子等機械設備作為機械手進行作業(yè)。CR200機器人研究的最終目標是實現(xiàn)水下6000米的探測與作業(yè)，目前已經(jīng)完成4000米的海試，其在水下運動的最高速度為1.6km/h。在200米的水深環(huán)境中，CR200機器人的雙機械臂配合視覺系統(tǒng)可以完成水下焊接、水下剪纜、水下掛鉤和水下抓取等多種作業(yè)任務，其中視覺系統(tǒng)主要完成目標物圖像采集和定位功能。圖1.4RHex機器人圖1.5加拿大AQUA機器人2010年，加拿大麥吉爾大學和約克大學等單位在1999年~2004年間研制的兩棲機器人“Rhex”（如圖1.4所示）基礎上研制出新一代兩棲六足機器人“AQUA”[11]，如圖1.5所示�！癆QUA”機器人安裝有六個單自由度游泳槳，游泳槳由密封艙內(nèi)的的直流伺服電機驅(qū)動；游泳槳的協(xié)同拍動可使機器人完成行進、轉(zhuǎn)彎、軌跡跟蹤等動作；將游泳槳更換為彎曲狀的步行足，即可實現(xiàn)在陸地爬行�！癆QUA”機器人最大潛水深度為36m，頭部安裝有單目攝像頭以實現(xiàn)圖像采集，通過光纖回傳的水下視頻信號和運動信

4圖1.3CR200機器人CrabsterCR200仿蟹機器人[9-10]是韓國海洋研究院與海洋系統(tǒng)工程研究部于2012年合作研發(fā)的一種水陸兩棲六足機器人，如圖1.3所示，其整機重量約為600公斤，長×寬×高大小為××m0.2m45.2m42.2，其內(nèi)部最多可以搭載4位用于機體操作的工作人員，機器人上安裝有多個攝像頭用于圖像采集。CR200機器人具備六條步行足，整機一共具有30個運動關(guān)節(jié)，每個關(guān)節(jié)的驅(qū)動方式均選擇電機驅(qū)動。相比于后四只步行足，CR200的前兩只步行足除了實現(xiàn)行走功能外，其可以搭載鉗子等機械設備作為機械手進行作業(yè)。CR200機器人研究的最終目標是實現(xiàn)水下6000米的探測與作業(yè)，目前已經(jīng)完成4000米的海試，其在水下運動的最高速度為1.6km/h。在200米的水深環(huán)境中，CR200機器人的雙機械臂配合視覺系統(tǒng)可以完成水下焊接、水下剪纜、水下掛鉤和水下抓取等多種作業(yè)任務，其中視覺系統(tǒng)主要完成目標物圖像采集和定位功能。圖1.4RHex機器人圖1.5加拿大AQUA機器人2010年，加拿大麥吉爾大學和約克大學等單位在1999年~2004年間研制的兩棲機器人“Rhex”（如圖1.4所示）基礎上研制出新一代兩棲六足機器人“AQUA”[11]，如圖1.5所示。“AQUA”機器人安裝有六個單自由度游泳槳，游泳槳由密封艙內(nèi)的的直流伺服電機驅(qū)動；游泳槳的協(xié)同拍動可使機器人完成行進、轉(zhuǎn)彎、軌跡跟蹤等動作；將游泳槳更換為彎曲狀的步行足，即可實現(xiàn)在陸地爬行。“AQUA”機器人最大潛水深度為36m，頭部安裝有單目攝像頭以實現(xiàn)圖像采集，通過光纖回傳的水下視頻信號和運動信

【參考文獻】：
期刊論文
[1]仿生六足機器人的設計與實現(xiàn)[J]. 謝鑫,李瓊麟,郭建,蔣品.  機械制造. 2017(10)
[2]基于多信息協(xié)合的四足機器人系統(tǒng)設計[J]. 方良雁,林瑾,何世添,達蔚,陳海斌,鄒裕龍.  科技廣場. 2017(07)
[3]高分辨率遙感圖像SIFT和SURF算法匹配性能研究[J]. 齊冰潔,劉金國,張博研,左洋,呂世良.  中國光學. 2017(03)
[4]基于視覺里程計和自然信標融合的移動機器人定位算法[J]. 王志,朱世強,李月華,張學群.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2017(10)
[5]運動目標檢測算法研究綜述[J]. 程愛靈,黃昶,李小雨.  信息通信. 2017(01)
[6]運動目標檢測方法綜述[J]. 慈文彥.  信息技術(shù). 2016(12)
[7]運動目標跟蹤綜述[J]. 曾巧玲,文貢堅.  重慶理工大學學報(自然科學). 2016(07)
[8]基于視覺的目標檢測與跟蹤綜述[J]. 尹宏鵬,陳波,柴毅,劉兆棟.  自動化學報. 2016(10)
[9]機器人的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 胡師柿,宋春華.  科技經(jīng)濟導刊. 2016(10)
[10]基于改進ORB的圖像特征點匹配研究[J]. 戴雪梅,郎朗,陳孟元.  電子測量與儀器學報. 2016(02)

博士論文
[1]基于雙目視覺的六足機器人環(huán)境地圖構(gòu)建及運動規(guī)劃研究[D]. 張學賀.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[2]中國沿海三疣梭子蟹群體形態(tài)、生化與分子遺傳多樣性研究[D]. 董志國.上海海洋大學 2012



本文編號：3025488