排爆机器人视频图像系统的研究与实现

为了辅助公安人员更好地完成排爆工作,设计和开发了一个带双目立体视觉系统的排爆机器人。给出了一个切实可行的视频图像处理系统,包括设计原理、系统结构、硬件选型、视频捕获的软件实现等。该机器人视觉系统成功地通过抓取实验,表明了它在精度上能够满足排爆机器人的项目要求。     

基于特征匹配算法的双目视觉测距

距离测量作为障碍物检测以及路径规划的前提和基础是机器人研究领域的一个重要分支。在众多测距方法中,由于双目立体视觉具有信息丰富、探测距离广等优点被广泛应用。本文将改进的SIFT特征匹配算法应用到双目视觉测距与标定系统中。首先建立双目视觉测距模型,测量值由空间物点在左右摄像机下的像素坐标值决定;其次根据该模型的特点提出了基于平行光轴的双目立体视觉标定方法;最后利用改进的SIFT特征匹配算法,提取匹配点的像素坐标完成视觉测距。实验结果表明,根据测量数据对障碍物进行三维重建,相对距离与真实场景基本吻合,能够有效地指导机器人进行避障。     

新型苹果采摘机器人的设计与试验

农业机器人是未来农业自动化发展的重要趋势。苹果采摘机器人作为一种典型的农业机器人,却一直难以实现,其主要受限于苹果空间分布的不规律性,以及存在视觉定位及采摘方式等技术难题。基于此,研制了一款新型苹果自动采摘机器人,由四轮驱动移动平台、双目视觉系统、机械臂及采摘手组成。新提出一整套设计方案,区别于多数针对局部的研究和仿真测试。介绍了整体方案的规划、移动平台的设计、双目视觉系统的工作原理以及机械臂的运动规划原理。样机测试识别正确率达到90.08%,采摘成功率为91.31%,平均采摘周期约为29 s,系统整体性能表现优越。     

焊接视觉跟踪机器人数学建模和工作空间分析

摘要： 针对大构件相贯线型空间焊缝的视觉跟踪方法,设计并制造了8自由度焊接视觉跟踪机器人.描述了一种空间机器人建模方法,主要思路为将移动坐标系从绝对坐标系原点,顺着关节机构移动到机器人末端工作点,运用此法对机器人进行数学建模并仿真,得到机器人运动学正解,运用数值法对机器人进行工作空间分析,得到工作空间三维图和侧向剖面图.仿真结果证明数学建模方法的有效性,空间分析结果表明本机构工作空间无空洞,工作范围符合设计要求.最后用物理样机对空间曲线型焊缝进行运动跟踪实验验证.     

基于双目视觉的掘进机器人定位定向方法研究

随着煤矿采掘装备智能化需求日益迫切,煤矿掘进装备机器人化关键技术成为重要研究内容,确保掘进机器人的高精度定位定向是实现掘进机器人高效自主运行的重要基础,然而,受到掘进作业空间地质条件复杂、作业环境恶劣等因素影响,使得掘进机器人精确定位定向较为困难。基于双目视觉感知技术的掘进机器人定位定向方法,通过双目视觉传感器获取巷道空间环境特征,基于最大类间方差法建立巷道空间环境图像特征分割处理模型;分析巷道空间图像特征,构建掘进机器人及巷道空间环境特征识别模型;基于巷道空间环境图像识别信息,建立掘进机器人与巷道空间之间的坐标关系模型,推导并解算出掘进机器人在巷道空间中的位姿信息。经过仿真及实验验证表明,在实验室模拟巷道空间环境中,解算出的掘进机器人定位定向参数精度较好,算法误差较小,空间定位定向模型合理,仿真计算可靠,提高了掘进机器人对巷道空间环境信息的获取与特征识别能力,为掘进机器人的定位定向技术提供理论基础。     

内置零件装配质量的多双目视觉测量标定技术

内置零件的装配质量检测由于受到空间的限制,常需要多个双目立体视觉测量子系统协同完成,而对多双目立体视觉测量系统进行准确的标定是保证内置零件测量精度的关键.提出了一种面向多双目立体视觉测量系统的综合标定方法,分析了标定数学模型,介绍了具体实施方案,包括单个双目立体视觉系统的标定和多个系统间空间位姿关系的标定.在上述研究的基础上,对一个双双目立体视觉测量系统进行了标定实验,通过对圆柱标准件的测量验证了多双目立体视觉测量综合标定方法的正确性和可行性.     

一种新的双目立体视觉伺服控制模型及实验研究

针对目前手眼视觉伺服系统模型中普遍存在深度信息估计的问题,提出了一种用于双目视觉伺服控制的模型,该模型避免了深度值的测量与估计,提高了系统的控制性能,从而解决了未知物点的深度信息估计的问题。本文应用此模型,单独考虑机器人的运动学特性,设计了机器人末端执行器进行定位控制的控制器,仿真结果验证了该模型与控制算法的有效性;进一步提出了模型使用的改进算法,使该模型更具有宽泛的实用性;并且,进行了基于MOTOMAN UP6型机器人的双目视觉伺服控制实验,实验结果验证了该模型在实际控制工程中的有效性、可行性。     

基于双目立体视觉的弧焊机器人标定研究

根据弧焊机器人本体的实际结构,通过分析机器人基坐标系、双目立体视觉系统坐标系及空间特征点坐标系的几何对应关系,采用双目立体视觉测量方法测得机器人各关节几何参数误差,并对相应的参数误差进行了补偿。结果显示,误差补偿后的机器人直线轨迹的精度有了大幅提高。     

基于双目视觉的机器人位姿标定技术研究

针对机器人位姿的测量,建立双目立体视觉传感器三坐标的数学模型。匹配相关的特征点,采用最小二乘法得到空间特征点的三维坐标。利用外部位姿线性方程的建立与求解确立机器人基坐标与工件坐标的矩阵关系。通过靶标法来确定机器人在某一位姿时工件坐标系和视觉传感器坐标系之间的齐次坐标变换矩阵的关系。实验结果显示,在没有噪声因素情况下,利用线性方法求解机器人外部位姿是可行的,能够满足系统精度要求。     

基于立体视觉的机器人位姿标定技术研究

针对机器人位姿的测量,建立双目立体视觉传感器三坐标的数学模型。匹配相关的特征点,采用最小二乘法得到空间特征点的三维坐标。利用外部位姿线性方程的建立与求解确立机器人基坐标与工件坐标的矩阵关系。通过靶标法来确定机器人在某一位姿时工件坐标系和视觉传感器坐标系之间的齐次坐标变换矩阵的关系。实验结果显示,在没有噪声因素情况下,利用线性方法求解机器人外部位姿是可行的,能够满足系统精度要求。     

基于机器学习与视觉的四足机器人步态精确监测方法

为保证四足机器人在复杂地形中能准确行进,对其步态实时监测方法进行了研究,提出一种基于机器学习和双目视觉的步态精确监测方法。首先为降低视觉残影误差,从已知步态轨迹“动中取静”确定对足端的最佳观测点位。此外,为补偿视觉系统误差所致足端位姿测量误差,提出一种基于深度神经网络的足端位姿精确预测方法。最后仿真结果表明所设计神经网络有99.68%的概率能达到0.025 mm足端位置预测精度,可满足实时、高精度监测要求。此方法将机器学习的泛化能力与视觉系统复杂误差来源相结合,使视觉方法实现了高精度测量,为足式机器人步态实时精确监测提供了新思路,进而为其足端精确定位及步态周期性保持提供了有益的方法参考。     

双目立体视觉传感器结构参数优化设计

采用最优回归设计311-A方案设计实验,研究双目立体视觉传感器的结构参数对传感器测量精度的影响.根据实验结果,建立了双目立体视觉传感器的测量精度与传感器结构参数间的回归方程,并通过对优化模型的求解,得到了使双目立体视觉传感器测量精度更高的参数组合.结果表明,利用上述方法可以有效地提高双目立体视觉传感器的测量精度.     

机器人柔性视觉测量系统标定方法的改进措施研究

随着时代的发展,机器人作业已经屡见不鲜,为保证作业的精准性首先需要进一步提升其视觉测量的准确性,本文将对一种改进机器人柔性视觉测量系统标定方法展开探讨,其重点在于建立起机器人运动学参数误差和手眼关系误差于一体的模型,在它的工作空间设置一个固定的参考物,形状为球型,并在机器人末端安装上结构光传感器,以此为基础构建起机器人柔性视觉测量系统。     

液压四足机器人在野外随行中的定位研究

针对液压四足机器人在野外环境中有效随行的问题,提出了一种相对于引导员的定位方法.通过双目视觉定位和单目视觉定位融合方法来提高系统定位精度和鲁棒性,其中双目立体视觉采用轮廓检测和动态规划法求取整体最优估计,并利用Newton迭代法估计最优位姿.由于引导员可能穿着与周围环境相似的迷彩服,还设计了一种识别性高、检测容易的标志作为引导员的标志.最后,通过仿真实验验证了系统的有效性和定位精度,并且在液压四足机器人的实物上进行了实验,证明了本系统的可行性.      

大型齿轮工件焊接的双目视觉测量标定

标定技术一直是双目视觉测量的难点,针对大型齿轮焊接的测量,分析了双目视觉测量标定的数学模型,得出双目视觉标定中的内参数和外参数.阐述了大型齿轮工件在焊接中双目视觉标定的图像预处理、特征点提取以及双目视觉测量的标定方法,并通过实例验证了双目视觉测量标定程序的正确性.     

稳定高精度的双目立体视觉测量系统标定方法

为了提高和稳定双目立体视觉结构光测量系统的精度,提出一种简单有效的标定流程及基于极线几何约束优化双目立体视觉结构光测量系统外部参数的方法.采用平面板标定理论分别标定左右摄像机的内部参数,将标定的内参数作为双目标定的内参数在多视角下标定双目测量系统的外部参数.利用极线几何约束,通过最小化多视角下同一对应点的极线误差,优化计算双目测量系统的外部参数.实验结果表明,该方法计算得到的双目测量系统参数使得测量系统在整个测量空间体积内的测量精度高且稳定,在双目立体视觉测量系统的工业化检测应用中具有重要的意义.     

基于DELMIA的机器人三维测量仿真

利用机器人实现工件的三维测量仿真对提高测量效率、降低测量成本、满足企业自动化生产的需求等具有重要意义．以某轿车车门为例,应用DELMIA软件实现了轿车车门的机器人三维测量的动态仿真．首先运用软件的“零件设计”工作台实现了机器人三维测量仿真系统中视觉传感器、车门、测量夹具等元素的建模;然后利用软件的“设备任务定义”工作台,建立了仿真系统的虚拟环境并完成机器人测量路径规划;最后应用软件的“设备任务定义”工作台实现了机器人三维测量的动态仿真．实验结果表明,所设计的机器人三维测量某轿车车门的仿真系统具有良好的仿真效果．     

基于井下移动机器人双目视觉空间点坐标计算方法

为了解决基于移动机器人双目视觉井下环境三维重建中关键的空间点的重建问题,采用模拟数据实验方法和实际双目系统采集的实际场景图像数据的实验方法,研究了平行双目视觉系统的成像规律,提出了对双目视觉系统采集的图像对进行平行极线约束的校正方法以及由两幅图像对应点计算图像上的像点所表示的场景空间点的空间坐标,从而实现空间点的重建。研究结果表明:该方法对井下巷道的视觉测量、三维数据获取以及井下巷道环境的三维重建具有一定的参考价值和指导意义。     

双目立体机器视觉检测系统及其应用

为了快速准确地获得被测物体的三维立体尺寸,双目立体视觉检测系统是有效解决方案之一。经过精密标定的双且视觉系统,可根据两摄像机的视差,准确计算空间物体的三维形貌尺寸。双目视觉系统的标定技术及立体匹配技术是决定测量数据质量的关键环节。设计了高精度视觉标定系统,有效解决了立体匹配的难题,所开发的便携式立体测量仪,可以快速准确地获得大型物体的稠密三维坐标点云。在不喷涂显影荆的情况下,解决了黑色物体和反光物体的三维测量难题,可广泛应用于摩托车、汽车、模具、服装鞋帽以及逆向工程设计中。以逆向工程的3D轮廓测量为例,介绍了双目立体视觉技术及其应用。。     

室内环境下结合里程计的双目视觉SLAM研究

针对视觉SLAM要解决的定位精度低和鲁棒性低的问题,提出一种基于双目视觉传感器与里程计信息的扩展卡尔曼滤波SLAM方法,应用改进的SIFT算子提取双目视觉图像的环境特征获得特征点,并构建出视觉特征地图;应用扩展卡尔曼滤波算法融合视觉信息与机器人位姿信息,完成同时定位与地图创建。这种方法既可以解决单目视觉利用特殊初始化方法获取特征点信息不准确的问题,也可以避免双目视觉里程计利用图像信息恢复运动带来的计算量极大和运动估计不鲁棒的缺点。仿真实验表明,在未知室内环境下,算法运行稳定,定位精度高。