車站的摘鉤工作是持續(xù)不斷進(jìn)行的,由人來完成有時(shí)會(huì)難以保證工作效率,造成摘鉤失誤,所以利用火車摘鉤機(jī)器人來進(jìn)行摘鉤工作可以保證摘鉤效率,準(zhǔn)確進(jìn)行摘鉤�；疖囌^機(jī)器人要完成摘鉤動(dòng)作,不僅要有和人一樣的識(shí)別目標(biāo)并能實(shí)時(shí)跟蹤目標(biāo)的能力,還要有達(dá)到期望位置的規(guī)劃、運(yùn)動(dòng)能力,對(duì)火車摘鉤機(jī)器人進(jìn)行系統(tǒng)的各方面的設(shè)計(jì)是保證機(jī)器人完成摘鉤工作的前提。本文主要對(duì)火車摘鉤機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行深入的分析與研究,行走機(jī)構(gòu)是火車摘鉤機(jī)器人的重要組成部分,它不僅要保證能夠準(zhǔn)確地追上待摘車鉤,而且還要確保追上后和待摘車鉤同步運(yùn)動(dòng)。根據(jù)摘鉤機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)要求,本文主要完成的工作如下:首先,對(duì)火車摘鉤機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的組成及原理進(jìn)行了描述,由工作原理可以知道行走機(jī)構(gòu)在追蹤目標(biāo)之前需要識(shí)別車鉤并確定車鉤的具體位置,采用實(shí)時(shí)性比較高的SIFT算法進(jìn)行待摘車鉤的識(shí)別,確保圖像中的車鉤不論大小、方向怎么變化,都能被準(zhǔn)確地識(shí)別出來。其次,針對(duì)追蹤過程中前方運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在視野中會(huì)有尺寸的變化,設(shè)計(jì)了一種基于Mean Shift算法的能夠根據(jù)目標(biāo)的變化自適應(yīng)調(diào)整跟蹤窗口的算法。針對(duì)在連續(xù)視頻圖像中,目標(biāo)可能會(huì)存在遮擋的情況,加入了Ka... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

上、下摘鉤手柄

3用價(jià)值，但是并沒有考慮到如何對(duì)不同結(jié)構(gòu)的車鉤執(zhí)行不同的摘鉤動(dòng)作。圖1.2亞琛工大設(shè)計(jì)的摘鉤機(jī)器人系統(tǒng)前蘇聯(lián)對(duì)自動(dòng)摘鉤的機(jī)器人提出過設(shè)想，他們提出可以將摘鉤機(jī)器人固定在某一確定的位置，然后進(jìn)行摘鉤。顯而易見，這種設(shè)想是不科學(xué)的，固定的設(shè)備不可能對(duì)運(yùn)動(dòng)中的車鉤實(shí)行摘鉤動(dòng)作。20世紀(jì)70年代末，日本設(shè)計(jì)了一種火車摘鉤機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)摘鉤自動(dòng)化的設(shè)想，設(shè)計(jì)的摘鉤機(jī)器人如圖1.3所示。該設(shè)計(jì)并不像平常一樣將摘鉤機(jī)器人放在火車旁邊的軌道上，而是采用了將機(jī)器人懸空在車廂上方的方式，這樣的設(shè)計(jì)不占用車站的軌道空間。該摘鉤機(jī)器人設(shè)計(jì)的主要思路是：在運(yùn)行的列車上方鋪設(shè)一條環(huán)形軌道，摘鉤機(jī)器人在環(huán)形軌道上運(yùn)動(dòng)并保持和待摘車鉤同步向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到需要摘鉤的位置時(shí)，摘鉤機(jī)器人就伸出手臂完成摘鉤，然后收回手臂繼續(xù)繞著軌道運(yùn)動(dòng)等待下一次摘鉤。該設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于環(huán)形軌道上可以同時(shí)有多個(gè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，同時(shí)對(duì)多個(gè)待解體車廂進(jìn)行摘鉤，但是不足是軌道不是很長(zhǎng)，不能保證當(dāng)需要解體的車廂距離很遠(yuǎn)時(shí)，同時(shí)進(jìn)行摘鉤[7]。該設(shè)計(jì)只是初步進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并沒有應(yīng)用在實(shí)際的工作中。機(jī)械手位置駝峰推送方向推送線峰頂圖1.3日本設(shè)計(jì)的摘鉤機(jī)器人1.2.2火車摘鉤機(jī)器人國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)對(duì)火車摘鉤機(jī)器人的研究相對(duì)于國(guó)外的研究進(jìn)步了許多，不論是從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還是系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，都有了很大的進(jìn)展，這對(duì)將火車摘鉤機(jī)器人應(yīng)用在實(shí)際工作中有著重

5每個(gè)部分完成不同的工作。他們對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)器人進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析與驗(yàn)證，通過仿真來分析是否有實(shí)用性[12]，并采用PID控制器來進(jìn)行位移軌跡的控制。1-底座2-垂直殼體3-垂直導(dǎo)軌4、11、13-伺服電機(jī)5、10、14-減速器6-垂直絲杠7-連接裝置8-水平殼體9-水平導(dǎo)軌12-水平絲杠15-光杠16-末端執(zhí)行裝置圖1.5三自由度火車摘鉤機(jī)器人2013年，石家莊鐵道大學(xué)借鑒了日本的設(shè)計(jì)概念，將機(jī)器人放置在車廂上方來進(jìn)行摘鉤，設(shè)計(jì)的機(jī)器人如圖1.6所示，摘鉤機(jī)械手垂直放在軌道下方完成摘鉤動(dòng)作[13-14]，經(jīng)過仿真分析驗(yàn)證了該結(jié)構(gòu)的合理性。圖1.6懸掛式火車摘鉤機(jī)器人目前對(duì)火車摘鉤機(jī)器人的研究主要是進(jìn)行結(jié)構(gòu)方面的分析與設(shè)計(jì)，雖然每一個(gè)設(shè)計(jì)的機(jī)器人都提到了整個(gè)摘鉤系統(tǒng)是如何工作的，但都沒有進(jìn)行具體的規(guī)劃或者控制分析，僅有少數(shù)人對(duì)火車摘鉤機(jī)器人的視覺系統(tǒng)或控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。2017年，張所斌對(duì)設(shè)計(jì)的火車摘鉤機(jī)器人搭建了具體的實(shí)物模型，設(shè)計(jì)了電路板，編寫了控制程序，但是僅限于用作實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面[15]。何霄對(duì)摘鉤系統(tǒng)中的視覺系統(tǒng)進(jìn)行了研究，利用了雙目立體視覺技術(shù)進(jìn)行距離測(cè)量[16]，并針對(duì)相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)下獲取到的圖像提出了目標(biāo)識(shí)別的方法。


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