近年來,我國先后出臺了關(guān)于工業(yè)智能制造的多項政策,智能制造意在將信息化與工業(yè)化具體相互融合,是未來我國制造業(yè)發(fā)展與變革的重要方向。機器視覺與機械臂抓取技術(shù)被廣泛的應用于工業(yè)自動化生產(chǎn)領(lǐng)域,為制造業(yè)生產(chǎn)提供了諸多的便利。然而不同的自動化生產(chǎn)環(huán)境,物體的擺放位置有著很多的不確定性。目前在工業(yè)生產(chǎn)過程中,大多數(shù)的工業(yè)機械臂都是按照固定的示教指令進行抓取與放置工件,這種工作方式存在著一定的局限性,這種工作方式需要讓工件處于固定的位置、以固定的姿態(tài)進行抓取物體;一旦外界以及物體位姿發(fā)生變化,機械臂將無法實現(xiàn)抓取功能,導致任務中斷或者失敗。機器視覺因其信息含量大、測量范圍大、精度較高等眾多優(yōu)點而被廣泛地引入到工業(yè)自動化過程中來,被充當機械臂的大腦與眼睛,實現(xiàn)工業(yè)機械臂的自動化自主決策抓取任務。因此,本文將從基于單目視覺物體的姿態(tài)估計、基于多種群粒子群算法的機械臂路徑規(guī)劃、任意位姿抓取策略實現(xiàn)機械臂抓取為切入點,設計了一個復雜靜態(tài)背景下,目標物體姿態(tài)估計與機械臂智能化自主抓取系統(tǒng)。本論文內(nèi)容結(jié)構(gòu)如下。首先針對復雜的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下,難以將目標物體與復雜背景信息分離開的問題,本文提出一種利用圖像預處理手...

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及其意義
    1.2 復雜背景三維姿態(tài)估計發(fā)展概況
    1.3 機械臂研究現(xiàn)狀
    1.4 機械臂運動規(guī)劃研究現(xiàn)狀
    1.5 本文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)
第2章 基于單目估計機械臂抓取系統(tǒng)
    2.1 系統(tǒng)組成及其開發(fā)環(huán)境
        2.1.1 系統(tǒng)開發(fā)的軟硬件環(huán)境
        2.1.2 機器視覺系統(tǒng)
        2.1.3 關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度與指令的轉(zhuǎn)換關(guān)系
        2.1.4 機械臂手系統(tǒng)
        2.1.5 系統(tǒng)通信系統(tǒng)
    2.2 機械臂幾何模型
        2.2.1 位姿描述
        2.2.2 機械臂自由度
    2.3 本章小結(jié)
第3章 目標物體定位與位姿估計
    3.1 復雜靜態(tài)背景圖像預處理
    3.2 單目相機成像原理
        3.2.1 幾種坐標系的建立及關(guān)系
    3.3 攝像機標定
        3.3.1 相機內(nèi)參標定
        3.3.2 相機畸變
        3.3.3 相機內(nèi)參標定實驗與結(jié)果分析
        3.3.4 相機的安裝
    3.4 目標物體姿態(tài)估計
        3.4.1 PNP算法
        3.4.2 目標物體的虛擬坐標系建立
        3.4.3 目標物體識別
        3.4.4 目標物體2D靶點圖像坐標
        3.4.5 目標物體位姿
        3.4.6 目標物體與相機坐標系之間的位姿關(guān)系
        3.4.7 目標物體在機械臂基座下的位姿
    3.5 本章小結(jié)
第4章 機械臂抓取算法
    4.1 機械臂正向運動學分析
    4.2 五軸機械臂DH建模
        4.2.1 MDH建模過程
        4.2.2 MDH正向運動學方程
    4.3 機械臂路徑規(guī)劃控制算法
        4.3.1 基于多種群粒子群算法優(yōu)化機械臂路徑規(guī)劃問題
        4.3.2 種群演化算法及原理
        4.3.3 粒子群演化算法數(shù)學模型
        4.3.4 粒子群演化算法基本步驟
        4.3.5 多種群優(yōu)化算法
        4.3.6 多種群粒子群算法原理
        4.3.7 PSOEL基于機械臂模型運動規(guī)劃
    4.4 機械手多姿態(tài)抓取
        4.4.1 物體在機械臂基坐標系方位角
        4.4.2 基于方位角抓取策略算法
    4.5 系統(tǒng)軟件與機械臂之間的通信
    4.6 本章小結(jié)
第5章 仿真與實物實驗結(jié)果分析
    5.1 目標物體位姿求取
        5.1.1 不同位置下目標物體位置信息
        5.1.2 不同物體的處于某一位置時
        5.1.3 目標物體位置求出實驗精度分析
    5.2 MDH正向運動學模型MATLAB仿真
    5.3 多粒子群優(yōu)化算法在機械臂路徑規(guī)劃中的分析
        5.3.1 PSOEL在不同子種群個數(shù)下的結(jié)果分析
        5.3.2 在不同的種群大小(PS)下PSOEL的仿真
        5.3.3 在不同的電機運動步長下的結(jié)果分析
        5.3.4 在不同的粒子最大的飛行速度(Vmax)下的結(jié)果
        5.3.5 在不同的學習率(C₁,C₂)下,PSOEL的結(jié)果
        5.3.6 五自由度機械臂的運動規(guī)劃結(jié)果分析
    5.4 機械臂實際與仿真運動對比分析
    5.5 機械手抓取實驗
    5.6 小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3757091