基于视觉的作业型飞行机器人系统设计

发布时间：2024-12-09 22:28

　　目前市场上的多旋翼无人机主要应用在监测、植保等领域,随着无人机技术的不断发展,具有作业能力的飞行机器人逐渐成为研究热点之一。本文设计了一种能够在空中执行抓取任务的作业型飞行机器人,使无人机的应用范围得到进一步拓展,文中重点研究视觉引导下作业型飞行机器人在空中执行抓取操作时的定位及控制问题。首先,构建基于视觉的作业型飞行机器人硬件系统,并对相应模块的运动学与动力学模型进行分析。系统由飞行机器人、作业装置和视觉传感器三个主要模块组成,其中作业装置为安装于飞行机器人底部的三自由度机械臂,用于目标抓取等作业操作;机载摄像头用于飞行机器人自身辅助定位,采用Eye-in-Hand模式在机械臂末端加装摄像头从而实现抓取过程中目标物的定位。利用Newton-Euler方程分别建立飞行机器人和机械臂的动力学模型,并分析了机械臂的正逆运动学方程。其次,设计带有CPF(Complementary Filter)监测的EKF(Extended Kalman Filter)框架下多传感器融合的飞行机器人位姿估计算法。由于作业型飞行机器人容易受扰动影响,从而导致EKF发散,因此利用CPF实时监测EKF的姿态解算趋势...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1监测式无人机

图1-1监测式无人机图1-2植保无人机据上述分析可知，市场上的多旋翼无人机主要应用在监测、植保等领域[1来研究有一定作业能力的飞行机器人成为无人机领域研究的热点之一。装置(多自由度机械臂)安装在飞行机器人上，使其能完成相应的作业任取、物资搬运等方面，该结构使多旋翼无人机....

图1-2植保无人机根据上述分析可知，市场上的多旋翼无人机主要应用在监测、植保等领域[15,16]

图1-1监测式无人机图1-2植保无人机据上述分析可知，市场上的多旋翼无人机主要应用在监测、植保等领域[1来研究有一定作业能力的飞行机器人成为无人机领域研究的热点之一。装置(多自由度机械臂)安装在飞行机器人上，使其能完成相应的作业任取、物资搬运等方面，该结构使多旋翼无人机....

图1-3具有双机械臂的作业型飞行机器人

2图1-3具有双机械臂的作业型飞行机器人

图1-4作业型飞行机器人打开抽屉的操作约翰霍普金斯大学MarinKobilarov主要研究了机械臂执行抓取任务时的飞行机器

图1-4作业型飞行机器人打开抽屉的操作约翰霍普金斯大学MarinKobilarov主要研究了机械臂执行抓取任务时的飞行机器人轨迹控制问题，针对作业型飞行机器人的欠驱动特性，采用反演控制法，建立了稳定的控制律，最后通过实物进行了控制算法的效果验证[27]。该六旋翼结构的作....

本文编号：4015165