柑橘采摘机器人结构设计及运动学算法

针对柑橘树冠较高,果梗木质化程度高、短且坚硬的特点,设计了新颖的柑橘采摘机器人手臂和末端执行器.根据其工作特征给出了能够提高运算速度的约束条件,并运用D-H法建立了机器人坐标变换矩阵,分别给出了机器人运动学正解和逆解.仿真和试验结果表明了机器人结构设计及运动学算法的合理性、有效性.机器人臂展1 048 mm、工作空间1...     

基于视觉识别技术的移动式樱桃采摘机器人设计

为了降低樱桃采摘过程中的破碎率,提高采摘效率,设计一种新的基于视觉识别技术的移动式樱桃采摘机器人。将TI公司的32位数字处理器芯片TMS320F2812作为核心处理器设计移动式樱桃采摘机器人,本文给出硬件总体方案,并且通过SAA7105完成对视频图像的编码操作。软件设计主要包括樱桃的定位、机器人手眼标定和机器人路线规划。依据目标上多个点的三维位置信息对樱桃球模型进行重建,通过最小二乘法求出樱桃质心位置,实现樱桃的定位。将樱桃在机器人坐标系中的定位简化成求解摄像机坐标系和机器人坐标之间的映射矩阵,通过映射矩阵实现机器人手眼标定。考虑到樱桃的采摘要求,通过分段路径规划对机器人的运动进行控制。实验结果表明,所设计机器人图像处理性能强、定位精度高,在保证采摘精度的同时,有很高的采摘效率。     

双目立体视觉技术在果蔬采摘机器人中的应用

采用双目立体视觉技术获取温室内果蔬的三维位置信息,用于指导果蔬采摘机器人进行自动化采摘作业.试验以植株上成熟的番茄作为研究对象,利用立体摄像机获取不同距离的成熟番茄的立体图像对,通过对图像进行灰度图像处理,将彩色图像转换为灰度图像.然后根据灰度图像对中像素点的相关性进行立体匹配,计算像素点的位置信息而获得一幅深度图像.最后对照番茄形心在深度图像中的位置,获取番茄的三维位置信息.试验结果表明,立体摄像机与番茄的距离小于1000mm时,番茄的距离误差为±20mm.     

农业采摘机器人自动化监测与规划研究

农业采摘机器人的升级有利于解放劳动力,在构建农业采摘机器人系统的基础上,引入算法进行基于立体视觉的农业采摘机器人自动化监测系统设计,在此基础上进行机器人路径规划的研究.实验结果显示目标点的标定误差都在[-10,8]的范围内,测距结果显示测量误差在[-10,30]mm的范围之内,路径规划实验结果显示角位移和速度曲线的走势都是平滑的,没有停顿和振动现象.以上结果说明研究所设计的自动化监测农业采摘机器人系统表现良好,能够满足农作物自动化采摘的需求,能够实现自动化监测,成功规避了视觉延时带来的问题,并且可以保证运行过程中的平稳性.     

空间物体定位的机器人手-眼视觉标定方法

提出了一种用于空间物体定位的机器人手-眼视觉标定新方法。该方法用一恒定变换矩阵描述末端执行器坐标系与机器人坐标系的对应关系,并假定在标定过程中,物体至摄像机的距离保持不变,将三维定位的问题简化为二维问题处理,极大地减少了计算量。当未端执行器的位置变化时,不需要对系统进行重新标定。     

基于立体视觉匹配的采摘机器人目标定位方法

为了解决采摘机器人目标定位偏差大的缺陷,提出基于立体视觉匹配的采摘机器人目标定位方法。引入立体视觉模型获取目标图像,采用线性平滑滤波模板消除目标图像的噪声;应用Bouguet算法立体校正左、右图像对;应用Sobel算子检测采摘目标边缘,确定目标的采摘中心点,通过立体匹配确定左、右图像中采摘目标的对应关系,完成采摘中心点的正确匹配,实现采摘机器人目标精准定位。测试结果显示,应用提出方法获得的采摘中心点匹配精度更高,采摘机器人目标定位误差最小值为1.0%,降低了目标定位偏差,应用性能较佳。     

基于神经网络的茄子采摘机器人视觉识别方法

针对生长环境中茄子图像背景复杂的特点,提出了一种基于BP神经网络的图像分割方法。通过对茄子果实的分析,选取3×3邻域像素EXG灰度值作为图像特征。选取30幅图像作为训练样本,以人工借助Photoshop软件分割后的图像作为教师信号,采用改进的BP算法对神经网络的权值进行训练。经过120次循环后,获得有效的网络权值,误差为0．001。结果表明,利用BP神经网络能够较好地实现茄子与背景的分离,经过数学形态法结合中值滤波方法的进一步处理后完全能满足采摘机器人的要求。     

基于机器视觉的草莓采摘机械手设计

设计了一种智能草莓采摘机械手.首先通过SOLIDWORKS三维建模方法建立整机模型;其次对传动丝杠、采摘道具等关键部件进行设计与分析,并用SOLIDWORKS simulation软件进行有限元分析,得到其真性频率符合要求;最后通过运用机器视觉技术,对草莓果实成熟时期进行图像采集与特征提取,运用均值滤波法进行图像降噪处理,最终使采摘机械手能够自动识别和定位成熟草莓果实并进行采摘作业.     

基于三维视觉的焊接机器人轨迹跟踪

为改善激光焊接机器人的运动轨迹精度,提出一种基于视觉的机器人轨迹跟踪控制方法。该方法将摄像机安装于工业机器人末端构成视觉反馈的控制系统,采用阈值分割方法检测出激光焦点,利用灰度投影积分方法快速检测出焊缝线,然后以修正的线-线匹配和立体视觉技术计算出激光焦点和焊缝线的空间位置,得到激光焦点相对于焊缝线的误差,再结合机器人运动学原理控制机器人实时运动以消除此误差。实验结果表明该方法能够有效提高机器人轨迹精度。     

基于三维视觉的焊接机器人轨迹跟踪

为改善激光焊接机器人的运动轨迹精度,提出一种基于视觉的机器人轨迹跟踪控制方法。该方法将摄像机安装于工业机器人末端构成视觉反馈的控制系统,采用阈值分割方法检测出激光焦点,利用灰度投影积分方法快速检测出焊缝线,然后以修正的线-线匹配和立体视觉技术计算出激光焦点和焊缝线的空间位置,得到激光焦点相对于焊缝线的误差,再结合机器人运动学原理控制机器人实时运动以消除此误差。实验结果表明该方法能够有效提高机器人轨迹精度。     

A dual working mode mobile robot system based on visual guiding and visual servoing

A dual operational modes mobile robot system based on visual guiding and visual servo control is presented.This system consists of a mobile robot with a two-axis manipulator and a tele-operation station.In the visual guiding mode,for the robot works in an open loop visual servo control mode,the manipulating burden of the operator is reduced largely.In the visual servo mode the robot can locate the position of the target assigned by the operator and pick it up by its manipulator.With the help of the operator,the difficult problems of finding and handling a target in a complicated environment by the robot Can be solved easily.     

A hybrid Jacobian control for uncalibrated robot visual servoing

Visualservocontrolhasbeenanactiveareaofre searchformanyyears.Since1973,therehasbeen significantprogressonvisualservoingcontrol[1],and severalspecialissuesonvisualservoinghavebeen published[2,3].Therearetwobasicapproachestovi sualservocontrol[1]:Position BasedVisualServoing(PBVS)andImage BasedVisualServoing(IBVS).InPBVSsystem,theobject’s3Dposeisrecovered throughcomputervisionandtheerrorbetweenthe currentposeandthedesiredposeiscomputedinthe Cartesiantaskspace.Estimationof3Dmotionsfrom…     

医疗机器人与医工融合技术研究进展

随着人们对医疗健康手段和过程提出精准、微创、高效及低成本等方面的更高要求,医疗机器人与医工融合技术受到了世界各国的极大关注,并由此得到了日新月异的发展.目前医工融合技术主要集中于外科手术、康复及辅助护理等方面的机器人研究与开发,但随着人工智能和人机交互重要技术的突破和进展,将在临床医疗、医疗康复等方面取得重大理论创新和技术突破,未来有可能会应用到医疗健康的各个领域.     

具有学习能力的智能机器人体系结构研究

智能机器人的体系结构是定义一个智能机器人系统各部分之间相互关系和功能分配、确定信息流通关系和逻辑上的计算结构 .针对特定的机器人及所要完成的任务 ,研究和设计了机器人的软件体系结构 .该体系结构包括感知融合列、动作规划列和学习评价及物理层、感知层、反应层、动作层、规划层和使命层 ,一共 2 0个功能模块 .     

凿岩机器人壁碰问题

在考虑隧道形状与尺寸的情况下,提出了一种将壁碰分析由三维空间转化为二维平面的判别准则及其判别方法,并运用该准则与方法对双臂隧道凿岩机器人钻臂的壁碰问题进行了分析．应用结果表明,该准则与方法判别简单,计算速度快,具有一定的理论意义和实际意义．     

气体绝缘封闭开关设备检修机器人研究进展

气体绝缘封闭开关设备(Gas-Insulated metal-enclosed Switchgear,GIS)事故及重大缺陷频发,严重危害到电网的安全稳定运行。与传统检修方法相比,采用机器人技术实现GIS腔体内部巡视检查、故障点识别定位,具有显著的优势和重要的意义。作为机器人技术的一个新兴的应用领域,国内外对GIS腔体机器人的研究尚处在初级阶段。本文调研了国内外在管道机器人的研究和应用现状及GIS腔体机器人的初步研究,分析了GIS腔体机器人的关键技术难点,展示了项目组的最新研究进展,并给出下一阶段研究方向的建议。     

核电站蒸汽发生器智能维修机器人设计与研究

蒸汽发生器和稳压器是关系到核电站安全运行的关键设备,国外发生过多起因蒸汽发生器和稳压器缺陷而引发的安全事故。针对常见蒸汽发生器人孔咬死的异常缺陷问题,设计了一种核电站蒸汽发生器人孔咬死螺栓处理的智能维修机器人设备,包括行走单元、姿态调节单元、角度调节单元、镗铣单元、控制系统和视觉单元, 并提出一种基于法兰盘螺栓孔等图像特征的视觉伺服引导方案。为了实现对核电站用蒸汽发生器人孔咬死螺栓的自动化处理,设计了多自由度调节系统结构,并进行运动学建模,通过极限状态设备稳定分析验证了设备稳定性。为有效定位并贴合咬死螺栓目标,设计了智能定位系统,完成了设备自动调整。现场实验表明：采用该多自由度调节机械结构设计,移动平台重复定位精度可达±1mm,末端法兰贴合精度可达±1mm内,设备末端贴合效率为人工效率的3~4倍。     

基于图像的PUMA560机器人视觉伺服控制分析

为了较好地解决PUMA560机器人视觉伺服控制系统中的控制精度问题,提出一种基于图像的自适应视觉伺服控制策略.该控制策略以机器人运动学与动力方程、参数估计以及控制器的设计为基础.新型控制器能够在机器人运动的同时,在线估计雅可比矩阵和摄像机相对机器人末端的变换矩阵中的未知参数,并进行稳定性分析.仿真与试验结果表明,该新型控制器使系统具有较强的动态特性和稳态特性,可得到理想的控制效果.     

Mission planning of the flying robot for powerline inspection

Mission planning is an important step in the powerline inspection flying robots. To deal with the tasks of powerline flying robots, a flying robot mission-planning system is established based on the unmanned mini-helicopter model described in this paper. It can determine the best checking order, the optimal space path and the best flight trajectory. The objective function and the constraints are described by establishing the mathematical model, and the mission-planning system is decomposed by using the tiered methods. Multi-agent technology is chosen to solve the mission-planning issue. Finally, simulation is conducted to verify that the mission-planning system is feasible and efficient.