基于双目视觉的六履带行走装置轨迹跟踪技术研究
发布时间：2021-08-15 08:52
随着大型露天矿开采装备土方效率的提高,其关键装备如斗轮挖掘机、排土机、移动式破碎站等的质量已经超过了双履带行走装置的承载能力。六履带行走装置在大中型斗轮挖掘机、排土机应用较为广泛,六履带行走机械自身体积较大,行走速度低,姿态不易调整,在作业过程中容易出现偏离理想轨迹问题,本论文结合国家自然基金课题:“多履带行走装置机电耦合动力学及自适应控制”（51775225）对六履带行走机械工作过程中轨迹偏离问题进行研究,提出了基于双目视觉的模糊PID六履带行走装置轨迹跟踪控制方法,主要工作有以下几个方面:对国内外研究的最新进展做了总结归纳,介绍了机器视觉常用的处理方法及模糊PID控制算法的理论知识,综述了PID、模糊控制和神经网络等控制算法在各领域的应用现状。分析了六履带行走装置转向原理和转向角与各个履带转速之间的匹配关系,基于机器视觉定标理论和方法,推导了双目测距目标的图像位置与空间坐标的关系。采用Lab VIEW软件编写了六履带行走装置模糊PID控制系统和控制界面,对控制系统做了详细说明,采用LabVIEW软件编写了图像处理算法,图像经灰度化、二值化、滤波、边缘检测和最小二乘法拟合之后,获取导...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
六履带斗轮挖掘机
下位机和机载电脑之间的数据交换通过串口进行，六履带行走装置轨迹跟踪控制系统的硬件构成如图3.1 所示：cRIO9030AI板卡AO板卡机载电脑步进电机 驱动器摄像机转向调节机构图 3.1 六履带行走装置结构示意图
控制系统总程序、主动控制程序、轨迹跟踪程序和状态监测程序位于机载电脑上，控制系统总程序能够对子程序动态调用，主程序通过动态调用主动控制程序和轨迹跟踪程序实现六履带行走装置模式切换，上位机和下位机 CRIO9030 之间通过串口连接，底层控制程序位于下位机 CRIO9030 上，用来控制输入和输出板卡信号的输出和参数读取，底层程序采用 FPGA 模块编写，FPGA 为可编辑逻辑门阵列，机载电脑上的程序可以通过调用下位机上的底层程序完成信号的输出和采集。摄像头安装在机载电脑上，LabVIEW 软件含有视觉模块，通过 LabVIEW软件调用摄像头，并对图像进行处理，最终获取导航线轨迹，导航线识别之后，还需要实时计算距离偏差和航向角偏差，根据距离偏差和航向角偏差的大小，自主调节各个驱动轮转速大小，将两个偏差尽量减小为 0，这里采用模糊 PID 控制器对偏差进行调节，模糊PID控制器的模糊控制器和PID控制器都采用LabVIEW编写。六履带行走装置控制系统主控制界面如图 3.3 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]双关节刚性机器人自适应BP神经网络算法[J]. 杨航,刘凌,倪骏康,张诚. 西安交通大学学报. 2018(01)
[2]基于智能视觉导航的盲人指路设备设计[J]. 胡雨霞,胡嘉浩. 现代电子技术. 2017(16)
[3]基于双目视觉的无人机定位与控制系统[J]. 陈小桥,叶晓涵,胡婷,夏彤. 武汉大学学报(工学版). 2017(04)
[4]一种视觉导航用路标及快速识别方法研究[J]. 霍亮,张小跃,张春熹. 现代电子技术. 2017(11)
[5]一种行星车视觉导航系统的立体校正算法[J]. 王怀超,张学全,李海丰. 宇航学报. 2017(02)
[6]基于单目视觉的智能车路口实时定位方法[J]. 郑永荣,袁家政,刘宏哲,李超. 计算机工程. 2017(09)
[7]基于HALCON的机器人视觉标定[J]. 陈阳光,王磊. 光学仪器. 2016(04)
[8]模糊控制的现状与工程应用关键问题研究[J]. 孙灵芳,董学曼,姜其锋. 化工自动化及仪表. 2016(01)
[9]基于改进均值滤波和参数拟合的矿井TOA几何定位方法[J]. 孙继平,李晨鑫. 煤炭学报. 2015(05)
[10]基于机器视觉的玉米植株数量获取方法与试验[J]. 贾洪雷,王刚,郭明卓,Dylan Shah,姜鑫铭,赵佳乐. 农业工程学报. 2015(03)
博士论文
[1]基于双目视觉的六足机器人环境地图构建及运动规划研究[D]. 张学贺.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于嵌入式机器视觉的信息采集与处理技术研究[D]. 龚爱平.浙江大学 2013
[3]面向煤矿井下探测的多节履带式机器人及其关键技术研究[D]. 韩震峰.哈尔滨工业大学 2012
[4]多履带行走装置关键设计技术研究[D]. 李勇.吉林大学 2011
[5]月球车立体视觉与视觉导航方法研究[D]. 侯建.哈尔滨工业大学 2007
[6]机器人视觉标定及离线编程技术研究[D]. 毛剑飞.浙江大学 2005
硕士论文
[1]重型履带车辆轨迹跟踪控制技术研究[D]. 付云飞.吉林大学 2017
[2]履带式AGV结构设计及视觉目标检测算法的研究[D]. 亢兆兵.哈尔滨工业大学 2016
[3]基于机器视觉的LED质检装备精度标定方法研究[D]. 杨富池.华中科技大学 2015
[4]基于稀疏性的视频降噪算法研究及应用[D]. 刘雪晴.上海交通大学 2015
[5]重型履带车辆软地面行驶性能研究[D]. 胡际勇.吉林大学 2012
[6]铰接式履带车预定路径行走控制研究[D]. 邹砚湖.中南大学 2011
[7]基于视觉导航的果园机器人控制系统的研究与设计[D]. 何金伊.西北农林科技大学 2011
[8]履带式移动机器人的避障控制[D]. 刘海霞.东北大学 2010
[9]基于模糊控制理论的履带车辆自动换挡规律研究[D]. 马威.华中科技大学 2007
[10]基于PID控制空气悬架系统的仿真与试验研究[D]. 杨钫.吉林大学 2004
本文编号：3344228
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
六履带斗轮挖掘机
下位机和机载电脑之间的数据交换通过串口进行，六履带行走装置轨迹跟踪控制系统的硬件构成如图3.1 所示：cRIO9030AI板卡AO板卡机载电脑步进电机 驱动器摄像机转向调节机构图 3.1 六履带行走装置结构示意图
控制系统总程序、主动控制程序、轨迹跟踪程序和状态监测程序位于机载电脑上，控制系统总程序能够对子程序动态调用，主程序通过动态调用主动控制程序和轨迹跟踪程序实现六履带行走装置模式切换，上位机和下位机 CRIO9030 之间通过串口连接，底层控制程序位于下位机 CRIO9030 上，用来控制输入和输出板卡信号的输出和参数读取，底层程序采用 FPGA 模块编写，FPGA 为可编辑逻辑门阵列，机载电脑上的程序可以通过调用下位机上的底层程序完成信号的输出和采集。摄像头安装在机载电脑上，LabVIEW 软件含有视觉模块，通过 LabVIEW软件调用摄像头，并对图像进行处理，最终获取导航线轨迹，导航线识别之后，还需要实时计算距离偏差和航向角偏差，根据距离偏差和航向角偏差的大小，自主调节各个驱动轮转速大小，将两个偏差尽量减小为 0，这里采用模糊 PID 控制器对偏差进行调节，模糊PID控制器的模糊控制器和PID控制器都采用LabVIEW编写。六履带行走装置控制系统主控制界面如图 3.3 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]双关节刚性机器人自适应BP神经网络算法[J]. 杨航,刘凌,倪骏康,张诚. 西安交通大学学报. 2018(01)
[2]基于智能视觉导航的盲人指路设备设计[J]. 胡雨霞,胡嘉浩. 现代电子技术. 2017(16)
[3]基于双目视觉的无人机定位与控制系统[J]. 陈小桥,叶晓涵,胡婷,夏彤. 武汉大学学报(工学版). 2017(04)
[4]一种视觉导航用路标及快速识别方法研究[J]. 霍亮,张小跃,张春熹. 现代电子技术. 2017(11)
[5]一种行星车视觉导航系统的立体校正算法[J]. 王怀超,张学全,李海丰. 宇航学报. 2017(02)
[6]基于单目视觉的智能车路口实时定位方法[J]. 郑永荣,袁家政,刘宏哲,李超. 计算机工程. 2017(09)
[7]基于HALCON的机器人视觉标定[J]. 陈阳光,王磊. 光学仪器. 2016(04)
[8]模糊控制的现状与工程应用关键问题研究[J]. 孙灵芳,董学曼,姜其锋. 化工自动化及仪表. 2016(01)
[9]基于改进均值滤波和参数拟合的矿井TOA几何定位方法[J]. 孙继平,李晨鑫. 煤炭学报. 2015(05)
[10]基于机器视觉的玉米植株数量获取方法与试验[J]. 贾洪雷,王刚,郭明卓,Dylan Shah,姜鑫铭,赵佳乐. 农业工程学报. 2015(03)
博士论文
[1]基于双目视觉的六足机器人环境地图构建及运动规划研究[D]. 张学贺.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于嵌入式机器视觉的信息采集与处理技术研究[D]. 龚爱平.浙江大学 2013
[3]面向煤矿井下探测的多节履带式机器人及其关键技术研究[D]. 韩震峰.哈尔滨工业大学 2012
[4]多履带行走装置关键设计技术研究[D]. 李勇.吉林大学 2011
[5]月球车立体视觉与视觉导航方法研究[D]. 侯建.哈尔滨工业大学 2007
[6]机器人视觉标定及离线编程技术研究[D]. 毛剑飞.浙江大学 2005
硕士论文
[1]重型履带车辆轨迹跟踪控制技术研究[D]. 付云飞.吉林大学 2017
[2]履带式AGV结构设计及视觉目标检测算法的研究[D]. 亢兆兵.哈尔滨工业大学 2016
[3]基于机器视觉的LED质检装备精度标定方法研究[D]. 杨富池.华中科技大学 2015
[4]基于稀疏性的视频降噪算法研究及应用[D]. 刘雪晴.上海交通大学 2015
[5]重型履带车辆软地面行驶性能研究[D]. 胡际勇.吉林大学 2012
[6]铰接式履带车预定路径行走控制研究[D]. 邹砚湖.中南大学 2011
[7]基于视觉导航的果园机器人控制系统的研究与设计[D]. 何金伊.西北农林科技大学 2011
[8]履带式移动机器人的避障控制[D]. 刘海霞.东北大学 2010
[9]基于模糊控制理论的履带车辆自动换挡规律研究[D]. 马威.华中科技大学 2007
[10]基于PID控制空气悬架系统的仿真与试验研究[D]. 杨钫.吉林大学 2004
本文编号：3344228
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/3344228.html
