基于视觉的电缆安装方法研究

发布时间：2023-06-01 05:38

　　使用机器人装配电缆等柔性工件是进一步提高生产效率和降低人力成本的关键。许多工业领域已经实现了用机器人自动组装工件。由于像电缆、柔性电路板、密封圈这类柔性工件在受外力作用时容易发生形变,机器人无法预测和估计工件的变形或利用工件的变形来完成装配任务。装配易变形工件仅靠机器人是无法顺利进行的,仍然需要依赖熟练工人的操作来完成。本课题针对这些问题,开展了电缆形状控制技术,电缆避障形状规划以及电缆自动装配方法的研究。针对电缆装配过程中可能出现的问题,提出了相关的解决方案。为了获取电缆在空间中的位置,采用基于视觉的电缆几何形状测量方法。从彩色图像中对电缆中心线上的点均匀采样,并与深度图配准,生成电缆的点云,再使用贝塞尔曲线拟合电缆点云,计算得到电缆的几何形状。针对安装过程中,可能出现的电缆与障碍物发生干涉的情况,使用无模型的线状柔软体形状控制方法,设计了基于视觉的无标记电缆形状控制器。在形状伺服控制系统中,电缆曲线控制点的误差表现为期望控制点与实际控制点间的误差,结合变形雅可比矩阵和机器人雅可比矩阵,计算出机器人的运动控制量,实现了电缆的形状控制。为了实现电缆自动避障,需要自动规划出避开障碍物的目...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 国外研究现状
        1.2.1 线状柔软体形状控制
        1.2.2 线状柔软体变形规划
    1.3 国内研究现状
    1.4 国内外研究现状综述
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 基于视觉的电缆形状测量
    2.1 引言
    2.2 深度相机选型
    2.3 基于点云的电缆形状测量
        2.3.1 电缆点云分割
        2.3.2 电缆点云中心线提取
        2.3.3 电缆点云曲线拟合与可视化
    2.4 基于图像的电缆形状测量
        2.4.1 电缆图像中心线提取
        2.4.2 配准生成点云
        2.4.3 点云的稳定性处理
    2.5 本章小结
第3章 电缆的形状伺服控制
    3.1 引言
    3.2 电缆变形雅可比矩阵的估计
        3.2.1 初始化变形雅可比矩阵
        3.2.2 迭代更新变形雅可比矩阵
    3.3 电缆形状控制器的设计
    3.4 电缆的形状伺服控制实验
    3.5 本章小结
第4章 电缆的避障形状规划
    4.1 引言
    4.2 电缆避障情况分析
    4.3 约束条件下修改贝塞尔曲线
        4.3.1 单个障碍物条件下修改曲线
        4.3.2 多个障碍物条件下修改曲线
        4.3.3 实验验证
    4.4 定长约束下的曲线形状规划
        4.4.1 定长曲线模型
        4.4.2 获取满足几何约束的曲线
        4.4.3 能量最小曲线
        4.4.4 实验验证
    4.5 本章小结
第5章 电缆装配实验验证
    5.1 引言
    5.2 基于人工势场法的控制器设计
    5.3 实验平台搭建
        5.3.1 硬件系统
        5.3.2 软件系统
    5.4 基于人工势场法的电缆自动化装配实验
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3826724