基于Halcon的机器人手眼标定方法研究

手眼标定是机器人视觉系统建立过程中的重要环节,本文基于Halcon软件,结合特制的标定板并充分考量相机畸变的影响,提出一种快速、精确、高效的手眼标定方法,该方法在标定过程中建立相机图像坐标系与机器人坐标系转换关系的同时获得相机内外参数.在UR5机器人平台上进行试验验证,试验结果表明该方法可提高标定效率与标定精度,且算法具有良好的跨平台移植性.     

非线性最优机器人手眼标定

提出一种基于最大似然估计的非线性最优手眼标定算法,并采用该方法对机器人进行了手眼标定.由于机器人系统的运动学正解及相机的外参数推定都包含误差,因此不能满足手眼标定矩阵方程,从而导致现有机器人手眼标定算法对观测噪声较为敏感.新算法根据包含噪声的测量值来估计它们的真值,使得测量真值满足手眼标定方程,并且在欧拉刚性变换矩阵空间中可使真值和对应的测量值的距离最小.通过数值仿真和真实机器人手眼标定实验,将新算法与现有2种经典的手眼标定算法进行了比较,结果表明,新算法在估计误差、对位姿变换次数的敏感度和稳定性方面均优于经典算法.     

基于Faster R-CNN的机器人目标检测及空间定位

基于深度学习的方法,运用Faster R-CNN目标检测架构和ResNet50卷积神经网络,针对配电线路维护机器人系统作业目标的特点对网络进行了训练.在此基础上结合双目视觉测距原理测得作业目标在相机坐标系中的坐标,通过手眼标定将该坐标转换到机器人基座坐标系中,从而完成作业目标的空间定位.实验结果表明:该方法能很好地适应作业场景背景复杂、光照变化以及目标部分遮挡等情况,所提出的手眼标定算法能够满足配电线路维护机器人对目标空间测量定位的要求.     

结合精度补偿的机器人优化手眼标定方法

为了解决制造现场机器人高精度视觉测量定位的问题提出了一种结合模型精度补偿的机器人方位与手眼关系同步标定方法。该方法首先将视觉系统与机器人之间的位姿关系即手眼关系以及标定板与机器人坐标系的空间转换关系作为待优化求解对象,用齐次坐标矩阵分别表示机器人运动学正解以及视觉系统与标定板之间的位姿关系,进而构建闭环的机器人手眼关系优化方程;然后,使用三维旋转群表示旋转矩阵,建立了标定模型方程,用非线性全局优化的方式同步得到标定方程中矩阵的旋转和平移初始解,采用最小化相机的重投影误差提高了标定精度;最后,使用机器人运动学标定设备提升了本体的模型精度,再进行视觉标定得到了更准确的标定结果。实验结果表明:该标定方法只需提前示教若干点即可自动完成,操作简易高效;在补偿了机器人本体的臂长和关节零位误差后,算法精度从0.15mm提升至0.10mm。与经典的手眼标定方法相比,所提方法在不同测试数据集下的标定精度和稳定性均最优。     

一种便携式的无人机航测非量测相机标定方法

相机标定是确定相机几何和光学参数的过程,相机经过标定后能更准确地获取二维目标点坐标对应的空间三维信息。针对无人机航空非量测相机便捷、精确的标定需要,采用了一种基于红绿编码板的自检校光束法平差标定方法。该方法通过自动提取和识别编码标志、建立同名点对,利用同名点对进行相对定向测定初始参数,然后考虑相机内参数和镜头畸变等因素,采用严格的自检校光束法平差模型解算出精确的相机参数。通过对NEX5N相机拍摄的45张相片作为实验数据解算该相机内部参数,实验结果表明,由于标定板便于携带,标定场布设简单,该方法对实验场地要求低,并简单易行,且标定的速度快、精度高,基本可以满足无人机非量测相机"随时随地"即时标定的需求。     

工业机器人几何参数标定综述

工业机器人几何参数误差是影响机器人作业精度的主要误差源,对其精确标定能够在不改变硬件设备前提下提高机器人绝对定位精度.在深入分析国内外有关几何参数标定方法基础上,根据测量方法的不同将机器人几何参数标定总结为外部测量标定法和自标定法两种.对外部测量标定法从建模、测量、参数辨识和误差补偿方面进行总结;对自标定法从基于空间约束和冗余传感器两个方面展开阐述.分析现有机器人几何参数标定方法存在的不足,提出面向新一代几何产品技术规范(GPS)的机器人几何参数标定发展方向.     

基于相机标定技术的移动机器人辅助定位

通过相机标定技术在机器人定位上的应用,用以辅助室内机器人的定位。通过机器人内置的照相机,采集设定靶标的信息。文中利用坐标系的转换及对相机镜头的畸变处理,确定机器人当前所处位置与设定靶标间的相对位置,从而修正误差。     

基于感兴趣区域的机器人抓取系统

智能抓取机器人能够代替人类完成高强度工作,为实现物体的准确定位,提升机器人抓取的成功率,对基于感兴趣区域的机器人抓取系统进行研究。对深度相机进行标定,对深度卷积神经网络损失函数进行改进,使用焦点函数代替传统的交叉熵函数,训练模型,得到目标的类别、二维包络框中目标的像素坐标值与深度值等信息。利用手眼标定方法将深度传感器坐标转换到机械臂基坐标系下,依据相机成像原理完成物体的定位。通过机器人逆运动学求解关节角度,驱动机器人实现抓取。对实验过程进行分析,在aubo_i5机械臂上进行实验验证。实验结果表明,目标的识别定位误差较小,平均精度值提升了2.36%,抓取的平均成功率达到93.4%,较改进前提升了13.4%,能够满足机器人抓取的需求。     

基于救援机器人的人体关节点检测方法

为了使救援机器人在危楼环境下能够精确的检测人体关节点,以代替救援人员进入危险现场。本文提出一种基于救援机器人的人体关节点检测方法。首先,本文通过Kinect相机获取人体关节点检测数据,采用归一化的方法对关节点数据进行平滑预处理。然后对预处理数据加入人体关节长度约束和关节旋转角约束,从而生成每个人体关节点空间位置。最后,采用Tsai方法进行手眼标定,得到机械臂和伤员之间的距离。实验结果表明该方法在危楼救援环境下准确测量伤员关节点位置,验证了所提出检测方法的有效性。     

单目视图下相机标定和平面测距研究

描述了在透视投影和相机针孔模型下从单幅二维投影图像进行目标空间方位测定的方法,即利用现实场景中一个三维标定块来进行相机标定,采用线匹配法求出单应矩阵,即可测量平面上目标距离以及物体高度等。     

航天机器人手眼视觉模拟系统初步设计

介绍了国外航天机器人手眼视觉系统的构成及原理,给出了在地面模拟实验系统中基于PC机和图像采集卡的机器人手眼视觉系统的初步设计方案,包括硬件设计和软件设计等;对手眼视觉系统中的一些关键技术进行了初步的研究,包括摄像机标定及3D目标物体的位置和姿态测量。实验表明,上述算法满足机器人手眼视觉测量要求,为以后的实际应用打下了基础。     

一种逐步求解的新的摄像机线性标定方法

在立体视觉的激光扫描测量系统中，物体的空间坐标与计算机图像坐标之间存在着复杂的非线性映射关系，如果采用完全理想条件来标定系统，一般实验条件下难以获得稳定的解。通过建立基于一阶径向畸变的摄像机数学模型，用线性方程组描述了三维空间坐标点与计算机图像坐标点的关系，并提出“两步法”对摄像机模型中外部参数和内部参数进行逐步求解，完成了摄像机线性标定，从而彻底改变了传统的摄像机标定依赖于非线性优化方法。实验证明，这种标定新技术较以往算法更为快速、简便、实用。     

虚拟现实技术在遥控机器人领域的运用

虚拟现实技术的起源和发展得益于机器人技术,同时为机器人技术提供了强有力的技术手段,二者之间有相互协同优势.阐述基于虚拟现实的遥控机器人的技术原理、体系结构、开发平台与当前主流方法,并分析了远程遥控机器人医学手术、家用机器人远端操控系统、远程空间作业机器人的实例,介绍了本领域中的已解决问题与待解决问题.     

多臂自由飞行空间机器人运动学特性研究

研究了在空间微重力环境下多臂自由飞行空间机器人协调操作的运动学特性 ,建立了多臂自由飞行空间机器人协调操作的运动学模型 ,在推导运动方程的基础上对多臂自由飞行空间机器人协调操作的运动学特性进行了分析 ,给出了计算机仿真实验结果 .     

激光视觉机器人焊接中同时标定摄像机和手眼关系的方法

摄像机和机器人手眼标定是视觉机器人应用中的重要组成部分。针对激光视觉机器人焊接,根据机器人手眼矩阵和机器人末端对基坐标系的位姿矩阵的特定关系,提出了一种同时标定摄像机和机器人手眼的方法。用所设计的标定物对此方法进行标定试验,由非线性最小二乘优化法求解待标定的参数。从焊缝上取20个样点,利用标定结果恢复其三维空间坐标,并与实际三维坐标对比,平均误差为0.12mm,满足焊缝跟踪要求。     

利用姿态约束的并联机器人运动学标定方法

为了提高并联机器人运动精度,提出了一种利用姿态约束的运动学标定方法.借助一个双轴倾角仪,建立了机器人末端2个姿态角恒定约束,根据这种约束构造了相应的辨识模型和标定算法.标定算法得益于倾角仪重复精度和分辨率高于位置精度的特点,不受其位置精度和量程的限制,同时可避免施加机械约束给并联机器人主动关节带来特殊要求.仿真计算表明,在杆长测量精度为2μm、倾角仪重复精度为0.001°的条件下,经过标定后并联机器人的位置精度可达0.1 mm,姿态精度可达0.01°.     

基于改进型神经网络的双目摄像机标定

摄像机标定是机器视觉中最重要的环节之一,传统标定方法运算量大、计算复杂,非常繁琐。为解决标定存在的若干问题,提出基于改进神经网络的双目视觉摄像机标定方法。通过对双目摄像机有效模型分析,建立空间点图像坐标与世界坐标非线性映射关系,同时引入自适应学习算法,实现隐层神经元的自适应选取,并且在创建网络模型前对样本数据进行归一化处理,提前终止策略,使网络泛化能力得到极大改善。通过与经典标定方法进行比较,表明基于改进型神经网络标定方法能获得较好的双目标定精度。     

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.     

Robust Iterative Learning Controller for the Non-zero Initial Error Problem on Robot Manipulator

Industrial robot system is a kind of dynamic system w ith strong nonlinear coupling and high position precision. A lot of control ways , such as nonlinear feedbackdecomposition motion and adaptive control and so o n, have been used to control this kind of system, but there are some deficiencie s in those methods: some need accurate and some need complicated operation and e tc. In recent years, in need of controlling the industrial robots, aiming at com pletely tracking the ideal input for the controlled ...     

基于金字塔网格的高阶单调格式

流体力学许多问题都归结成解非线性双曲型偏微分方程(国外文献称为守恒律)。这类方程的基本困难是解出现了间断,当用高精度显式格式求解时,在间断处会产生振荡。文章基于金字塔网格,采用插值的方法,构造了2个二维对流方程的二阶显式格式,并给出了一个判断准则。在每一个网格点上,用这2个格式分别计算数值解,然后根据准则选取其中之一作为该点的最终数值解,最终的结果在非连续点具有单调性质,最后,将数值结果与有关方法进行了比较。