近年來,輔以視覺傳感器的柔性工業(yè)機器人在自動化工廠中承擔(dān)了越來越多的作業(yè)任務(wù)。視覺傳感器通過獲取現(xiàn)場環(huán)境中操作目標(biāo)的三維形貌、空間位姿、表面紋理等信息,引導(dǎo)機器人進行如目標(biāo)抓取、零部件裝配、廢品剔除等操作。本文依托工程項目“基于機器視覺的碼垛機器人白糖包抓取規(guī)劃”,以提高柔性化的機器人抓取系統(tǒng)的質(zhì)量和效率為目標(biāo),研究了一種基于三維點云的工業(yè)機器人抓取定位方法。具體研究內(nèi)容如下:提出基于含顏色和深度信息點云的視覺傳感器標(biāo)定方法。構(gòu)建以彩色攝像機、紅外發(fā)射器和紅外攝像機組成的三維視覺傳感器,可同步獲取被測目標(biāo)的表面紋理和深度信息。并據(jù)此兩類信息特點,定義含顏色和深度信息的三維點云數(shù)據(jù)特征,并提出一種聯(lián)合外參標(biāo)定法。提出基于點云顏色和深度信息特征的目標(biāo)空間位姿計算方法。針對包含顏色和深度信息的被測目標(biāo)三維點云數(shù)據(jù)特征,首先采用基于顏色的區(qū)域生長法分割平面點云,然后對非平面點云應(yīng)用隨機采樣一致性方法檢測、并提取圓柱體模型,進而在此基礎(chǔ)上計算目標(biāo)三維位姿。提出改進的搜索隨機樹方法實現(xiàn)機器人的運動規(guī)劃。利用機器人手眼標(biāo)定獲得視覺傳感器與機器人的變換關(guān)系,在MoveIt!軟件中基于采樣的快速搜索隨機... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

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第一章緒論2圖1-1IRB340FlexPickerDelta機器人圖1-2FANUCR-2000iA機器人Figure1-1IRB340FlexPickerDeltaRobotFigure1-2FANUCR-2000iARobot圖1-3FANUC雙M-430iA串聯(lián)機械臂系統(tǒng)Figure1-3FANUCDualM-430iASerialManipulatorSystem立體視覺的概念最早可追溯至在1965年，MIT的Robert提出將三維空間描述為“積木世界”，至此，對二維圖像的分析被延伸到了三維空間。而后在1982年，Marr[5]提出了雙眼匹配理論，利用兩張平面圖的視差獲得深度信息，從而生成立體圖像。由于雙目視覺直接模擬雙眼來實現(xiàn)三維重建，具備很大的發(fā)展前景。國外對立體視覺的研究可以追溯到很早，目前已有眾多成果。Oh[6]等人將視覺系統(tǒng)應(yīng)用在機器人自動化工廠中，針對日益增加的獲取工件精確三維位置的需求，提出了一種適用于工業(yè)機器人的通用立體視覺系統(tǒng)。Chen[7]等人將立體視覺應(yīng)用于智能機器人焊接領(lǐng)域，在機器人末端執(zhí)行器上固定安裝兩個攝像機，用于計算焊接區(qū)焊縫的空間位置信息。Dinham[8]等人利用立體視覺技術(shù)進行圖像匹配和三角測量，從而定位焊縫，實驗結(jié)果顯示三維笛卡爾空間內(nèi)的定位精度可達1mm。國內(nèi)的眾多高校也陸續(xù)開展了立體視覺相關(guān)研究。浙江大學(xué)機械系流體傳動及控制國家重點實驗室[9]利用兩臺固定放置的攝像機實現(xiàn)多自由度機械裝置的位姿檢測。高慶吉[10]等提出并分析了基于雙目協(xié)調(diào)的導(dǎo)航模型，應(yīng)用在小型全自主移動的足球機器人上。

第一章緒論2圖1-1IRB340FlexPickerDelta機器人圖1-2FANUCR-2000iA機器人Figure1-1IRB340FlexPickerDeltaRobotFigure1-2FANUCR-2000iARobot圖1-3FANUC雙M-430iA串聯(lián)機械臂系統(tǒng)Figure1-3FANUCDualM-430iASerialManipulatorSystem立體視覺的概念最早可追溯至在1965年，MIT的Robert提出將三維空間描述為“積木世界”，至此，對二維圖像的分析被延伸到了三維空間。而后在1982年，Marr[5]提出了雙眼匹配理論，利用兩張平面圖的視差獲得深度信息，從而生成立體圖像。由于雙目視覺直接模擬雙眼來實現(xiàn)三維重建，具備很大的發(fā)展前景。國外對立體視覺的研究可以追溯到很早，目前已有眾多成果。Oh[6]等人將視覺系統(tǒng)應(yīng)用在機器人自動化工廠中，針對日益增加的獲取工件精確三維位置的需求，提出了一種適用于工業(yè)機器人的通用立體視覺系統(tǒng)。Chen[7]等人將立體視覺應(yīng)用于智能機器人焊接領(lǐng)域，在機器人末端執(zhí)行器上固定安裝兩個攝像機，用于計算焊接區(qū)焊縫的空間位置信息。Dinham[8]等人利用立體視覺技術(shù)進行圖像匹配和三角測量，從而定位焊縫，實驗結(jié)果顯示三維笛卡爾空間內(nèi)的定位精度可達1mm。國內(nèi)的眾多高校也陸續(xù)開展了立體視覺相關(guān)研究。浙江大學(xué)機械系流體傳動及控制國家重點實驗室[9]利用兩臺固定放置的攝像機實現(xiàn)多自由度機械裝置的位姿檢測。高慶吉[10]等提出并分析了基于雙目協(xié)調(diào)的導(dǎo)航模型，應(yīng)用在小型全自主移動的足球機器人上。

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]UR機器人的運動學(xué)和奇異性分析[J]. 郭小寶,羅振軍,趙振.  裝備機械. 2017(01)
[3]基于ROS的開源移動機器人系統(tǒng)設(shè)計[J]. 李建勇,劉雪梅,李雪霞,杜博陽.  機電工程. 2017(02)
[4]基于ROS的服務(wù)型機器人新型控制方式[J]. 郭欣桐,戰(zhàn)藝.  電子世界. 2016(11)
[5]雙目立體視覺測量系統(tǒng)的標(biāo)定[J]. 楊景豪,劉巍,劉陽,王福吉,賈振元.  光學(xué)精密工程. 2016(02)
[6]基于ROS的機械臂控制系統(tǒng)設(shè)計[J]. 陳前里,劉成良,貢亮,周斌.  機電一體化. 2016(02)
[7]基于正交消隱點無窮單應(yīng)的攝像機內(nèi)參數(shù)自標(biāo)定方法[J]. 洪洋,孫秀霞,蔡鳴,劉樹光,付強.  中國激光. 2015(12)
[8]基于ROS和LinuxCNC的工業(yè)機器人控制系統(tǒng)開發(fā)[J]. 高美原,秦現(xiàn)生,白晶,于喜紅,馬闖.  機械制造. 2015(10)
[9]基于區(qū)域生長的雜波分區(qū)方法[J]. 韓瑩,張智慧.  指揮信息系統(tǒng)與技術(shù). 2015(03)
[10]工業(yè)機器人的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 田濤,鄧雙城,楊朝嵐,張澤,鄭海洋,王福利,周唐愷.  新技術(shù)新工藝. 2015(03)

碩士論文
[1]基于ROS和點云庫的室內(nèi)三維物體識別與姿態(tài)估計[D]. 鄢武.廣東工業(yè)大學(xué) 2016
[2]基于點云庫的服務(wù)機器人視覺識別算法研究[D]. 張強.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[3]基于結(jié)構(gòu)光的雙目立體成像技術(shù)研究[D]. 劉振.中國科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所） 2013
[4]基于Kinect與PCL的三維重建系統(tǒng)研究[D]. 薄夫祥.東北大學(xué) 2013
[5]基于機器視覺的工件的識別和定位[D]. 潘武.北京化工大學(xué) 2012



本文編號：3054229