激光扫描定位技术与机器人抓取研究

发布时间：2020-05-22 22:17

【摘要】：机器人定位抓取技术是工业自动化的重要研究领域,目前工业中物体三维定位技术主要依靠机器视觉来实现,其中比较常见的是双目视觉系统。双目视觉系统可以识别物体在三维空间中的位姿,但是对作业环境的采光要求较高,光线较暗时会影响定位的精度;考虑到线激光(线结构光)的价格普遍低于工业相机,用一个线激光代替双目视觉系统中的一个相机,不仅能提高系统的环境适应性,还能降低系统的成本。本文采用线激光与工业相机搭建成单目视觉激光扫描系统,识别物体的三维位姿,并结合机器人进行定位抓取。首先,研究了三维点云的获取与UR10机器人运动学。对激光三角原理与双目视觉原理进行分析研究,为获取三维点云数据奠定基础;对机器人进行数学建模,以UR10机器人为例,建立其数学模型,研究分析UR10机器人的运动学并进行了正逆解推导;研究机器人手眼标定,为后续机器人的定位抓取实验奠定基础。其次,研究三维点云平面特征提取算法。针对激光扫描物体三维点云平面特征获取时间长、维持提取特征效果与减少运行时间不可兼得的问题,本文将传统RANSAC算法进行改进,提出基于迭代采样子集判断优化的方法,能够快速准确地识别并提取物体三维点云的平面特征。实验结果表明,本文提出的改进算法能有效准确地提取被测物三维点云中的平面。然后,研究三维点云边缘特征提取算法。针对物体三维点云边缘提取效果不佳、提取时间过长等问题,基于高斯映射聚类边缘提取算法提出一种快速而精确的改进方法。通过对传统估计法线和凝聚聚类进行优化,采用主成分分析估计法线,然后分析每个点最近邻域点的协方差矩阵特征值来检测边缘特征;对不同的点云对象进行边缘提取对比实验。实验结果表明,本文提出的改进方法能快速有效地提取物体三维点云的边缘特征。最后,进行机器人定位抓取实验验证。搭建单目视觉激光扫描系统获取物体三维点云数据,并对点云数据进行处理获取其三维位姿,再通过控制机器人对物体进行定位抓取,完成实验验证。本文通过搭建实验平台获取物体上表面三维点云数据,分析研究并优化相关算法对物体点云进行处理分析,得到物体的平面三维位姿信息,再结合机器人对物体平面进行定位抓取。最终通过实验抓取棱台进行验证,实验结果表明,本文所提出的定位抓取方法成本低,精度较高,速度快,具有一定的参考意义。
【图文】：

江南大学硕士学位论文息，并经过算法对被测物进行位姿识别与定位，最终实现机器人自动定位抓取功能 1-1 所示为双目视觉引导机器人定位抓取场景，图 1-2 为 Fanuc 机器人利用结构散乱零件三维信息并引导机器人抓取场景。接下来讨论基于视觉的机器人国内外状，具体内容包括定位抓取以及物体三维数据的获取与特征提取。

江南大学硕士学位论文息，，并经过算法对被测物进行位姿识别与定位，最终实现机器人自动定位抓取功能 1-1 所示为双目视觉引导机器人定位抓取场景，图 1-2 为 Fanuc 机器人利用结构散乱零件三维信息并引导机器人抓取场景。接下来讨论基于视觉的机器人国内外状，具体内容包括定位抓取以及物体三维数据的获取与特征提取。
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242;TN249

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 林荣霞;;关节驱动机器人的饱和反馈力学控制方法研究[J];智能计算机与应用;2019年02期

2 王涛;;基于视触融合的机器人操作[J];人工智能;2018年03期

3 张程;王伟栋;卢振利;王超然;;机器人碰撞保护[J];机械与电子;2019年08期

4 佘惠敏;;创新引领国产机器人提质增效[J];智慧中国;2019年09期

5 董航;杜广胜;刘冬;丛明;;基于遗传算法的码垛机器人关节路径规划[J];组合机床与自动化加工技术;2017年05期

6 ;多技术融合的机器人时代,背后都蕴含着哪些技术?[J];单片机与嵌入式系统应用;2017年11期

7 黄顺舟;王力;祁佩;张崇印;;低温贮箱隔热层打磨机器人的动力学仿真分析[J];环球市场信息导报;2016年37期

8 王光建,梁锡昌,蒋建东;机器人关节的发展现状与趋势[J];机械传动;2004年04期

9 黄宇中;胡宇方;;机器人重复定位精度分析[J];上海交通大学学报;1987年04期

10 陈彦;樊诚;;机器人用伺服和控制电机[J];微电机;1987年04期

相关会议论文 前10条

1 李亚;林仲豪;;供给侧改革背景下的广东机器人产业发展路径研究[A];市场经济与供给侧结构性改革——2016年岭南经济论坛论文集[C];2016年

2 荆阳;庞思勤;周兰英;;月球探测机器人关节固体润滑关键技术的新进展[A];面向制造业的自动化与信息化技术创新设计的基础技术——2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年

3 崔晓龙;陈光增;曹芷琪;楼云江;;轻量型四轴机器人的驱控一体化控制系统研发[A];第二十届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集（20th CCSSTA 2019）[C];2019年

4 周友行;邹湘伏;何清华;;多臂机器人关节间的碰撞检测研究[A];中国工程机械学会2003年年会论文集[C];2003年

5 杨明;苏学成;李贻斌;樊炳辉;逢振旭;;一种机器人关节控制系统研究[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年

6 王瑞茂;余跃庆;;柔性机器人协调操作终点定位规划[A];第十四届全国机构学学术研讨会暨第二届海峡两岸机构学学术交流会论文集[C];2004年

7 张绪平;余跃庆;;空间机器人关节柔性与杆柔性的耦合特性[A];第十一届全国机构学年会暨首届青年机构学研讨会论文集[C];1998年

8 李文钧;;机器人在发动机缸体打磨领域的应用[A];第十三届全国铸造年会暨2016中国铸造活动周论文集[C];2016年

9 周丽霞;崔明光;李利清;王磊;;冲压线搬运机器人避障策略及仿真[A];2015年工业设计与协同创新学术会议暨第20届全国工业设计学术年会论文集[C];2015年

10 郭益深;陈力;;漂浮基双臂空间机器人关节轨迹跟踪的拟增广自适应控制[A];第25届中国控制会议论文集（中册）[C];2006年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报记者 张曦文;超低成本高性能机器人关节是如何炼成的？[N];中国财经报;2019年

2 巴黎高科评论 冯素雯　译;更好或更坏的“外科医生”？[N];经济观察报;2014年

3 经济日报·中国经济网记者 佘惠敏;创新引领国产机器人提质增效[N];经济日报;2019年

4 本报记者 庞文渊;给机器人装上宝鸡心[N];宝鸡日报;2017年

5 本报记者 孙海涛;秦川集团：机器人关节减速器获200家企业订单[N];宝鸡日报;2018年

6 中国经济导报记者 王晓涛;国产机器人这一脚不能踩空[N];中国经济导报;2018年

7 本报记者 庞文渊;如何让更多机器人用上宝鸡智造？[N];宝鸡日报;2018年

8 赵风;世界机器人汇聚宝鸡 打造宝鸡智能制造的新高度[N];宝鸡日报;2018年

9 记者 李兴彩;多部委打出政策组合拳 机器人产业有望步入良性发展[N];上海证券报;2016年

10 记者 李丽云 实习生 杜寒三;我自主“机器人关节”投产 有望大幅降低整机成本[N];科技日报;2017年

相关博士学位论文 前10条

1 董航;基于焊工智能的机器人焊接轨迹规划及动态熔池监控方法[D];大连理工大学;2019年

2 史延雷;具有变刚度柔性关节的四足机器人设计与分析[D];河北工业大学;2017年

3 郭冰菁;柔性下肢步态康复训练机器人人机共融理论研究[D];河南科技大学;2019年

4 严华;运动自适应上肢康复训练外骨骼机器人系统设计方法和应用试验研究[D];浙江大学;2014年

5 刘智光;人机协作中机器人力感知与柔顺控制方法研究[D];河北工业大学;2017年

6 项超群;面向软体机器人的McKibben肌肉关键技术及应用研究[D];东北大学;2017年

7 牛建业;基于串并混联机构的四轮足步行机器人研究[D];燕山大学;2018年

8 张立银;不确定机器人的滑模轨迹跟踪控制[D];西安电子科技大学;2018年

9 潘立;面向装配作业的机器人柔顺控制方法研究[D];浙江工业大学;2018年

10 邵璇;液压四足机器人力平衡控制研究[D];哈尔滨理工大学;2019年

相关硕士学位论文 前10条

1 林熊;面向规则曲面磨削加工的机器人轨迹优化研究[D];华中科技大学;2019年

2 喻曦;机器人加工轨迹高精度控制研究[D];华中科技大学;2019年

3 李科霖;复杂结构柔顺加工的人机示教编程与机器人力控研究[D];华中科技大学;2019年

4 陈茜;非结构化环境中的对象识别与机器人抓取研究[D];华中科技大学;2019年

5 徐意;工业机器人协同运动控制技术的研究与实现[D];华中科技大学;2019年

6 黄振伟;基于力矩估计的柔性一体化机器人关节柔顺运动控制研究[D];中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所);2018年

7 吴健;下肢外骨骼关节驱动与控制技术研究[D];电子科技大学;2019年

8 杨曦;工业机器人视觉系统快速标定技术研究[D];电子科技大学;2019年

9 廖章祥;电驱四足机器人分布式硬件架构的设计与实现[D];电子科技大学;2019年

10 吴国雄;基于SLIP模型的四足机器人控制方法及实现[D];电子科技大学;2019年

本文编号：2676696