面向工业装配演示编程的零件位姿推理与抓取规划

发布时间：2021-05-14 22:19

　　伴随着机器人技术的发展,工业机器人逐渐从传统的汽车制造和数控加工向着3C产品与五金等离散制造行业推广应用。3C电子产业等新兴应用行业的生产产品具备多品种、小批量和短周期等特点,这对工业机器人编程与部署的便捷与快速提出了更高的要求。演示编程技术能学习与理解人演示的操作过程,降低编程难度的同时缩短开发时间,能提高工业机器人的易用性。本文以演示编程应用于工业装配任务为研究背景,在零件的装配关系推理、机械臂执行时抓取方式的选择和稳定抓取位置规划三个方面展开了探索与研究。本文具体的研究内容和研究成果如下:1.提出了融合CAD模型信息与视觉观测的零件装配关系与位姿推理方法。针对视觉观测与CAD模型信息的局限性,本文对CAD文件进行知识解析,获得描述装配体的确定性模板装配图,然后根据复合评价准则将基于视觉观测构建的概率装配图与模板装配图的节点进行匹配,通过CAD中蕴含的先验知识矫正匹配成功的观测节点。考虑到实际生产中装配目标常常发生变化,与CAD文件所描述的组合体不一致,对于不能与CAD模型匹配的观测零件,本方法采用视觉观测进行推理。实验结果验证了所提零件位姿推理算法的可行性、准确性与灵活性。2.提... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：115 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状
        1.2.1 演示编程
        1.2.2 零件关系学习与推理
        1.2.3 抓取规划
    1.3 本文研究内容
    1.4 本文结构安排
2 融合CAD与视觉观测的零件装配关系推理
    2.1 概述
    2.2 装配关系描述
        2.2.1 面向装配推理的装配关系描述选择
        2.2.2 面向装配推理的装配关系数学描述
        2.2.3 装配关系概率描述
    2.3 基于视觉观测的装配关系推理
    2.4 基于CAD模型的装配关系学习
        2.4.1 CAD文件的知识解析
        2.4.2 基于CAD的装配图构建
    2.5 融合CAD与观测的装配位姿推理
        2.5.1 零件位姿与装配关系推理框架
        2.5.2 相似零件匹配
        2.5.3 基于装配关系的位姿矫正
    2.6 实验结果与分析
        2.6.1 仿真实验
        2.6.2 真实场景实验
    2.7 本章小结
3 基于深度学习的未知零件抓取方式选择
    3.1 概述
    3.2 抓取方式数据集构建
        3.2.1 仿真环境的构建
        3.2.2 数据标注的自动生成
    3.3 基于人工特征的抓取方式选择
    3.4 基于深度学习的抓取方式选择
        3.4.1 分类任务的网络结构
        3.4.2 全卷积网络结构
    3.5 模型在实际场景下的应用
        3.5.1 适应末端执行机构的变化
        3.5.2 适应真实传感器的数据
    3.6 实验结果与分析
        3.6.1 数据集介绍
        3.6.2 基于人工特征的抓取方式选择结果
        3.6.3 基于深度学习的模型结果
        3.6.4 真实场景数据的结果
    3.7 本章小结
4 零件抓取方式与位置的同时规划和优化
    4.1 概述
    4.2 同时规划抓取方式与抓取位置
        4.2.1 基于弱监督学习的抓取热度图
        4.2.2 抓取位置的选择
    4.3 抓取位置的优化
        4.3.1 融合多抓取方式的评价模型
        4.3.2 交叉熵采样方法
    4.4 智能抓取平台搭建
        4.4.1 仿真环境搭建
        4.4.2 硬件系统搭建
        4.4.3 深度相机与机械臂的手眼标定
    4.5 实验结果与分析
        4.5.1 仿真环境实验
        4.5.2 实物平台实验
    4.6 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
作者简历
在学期间所取得的科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]中国机器人产业发展现状与展望[J]. 曲道奎.  中国科学院院刊. 2015(03)
[2]认知推理的家庭服务机器人演示学习研究[J]. 陈世佳,尹东,张荣,王德建.  小型微型计算机系统. 2013(06)
[3]智能装配工艺规划中的层次化装配语义模型[J]. 吕美玉,侯文君,李翔基.  东华大学学报(自然科学版). 2010(04)
[4]基于Solid Works模型的虚拟装配模型转换和表达方法[J]. 陈成军,周以齐,杨红娟.  山东大学学报(工学版). 2008(01)
[5]三维CAD语义建模及其应用研究[J]. 刘剑敏,胡洁,王伟明,彭颖红.  机械设计与研究. 2005(05)
[6]面向三维CAD的装配顺序建模系统研究[J]. 陈万领,严晓光,陈卓宁,宾鸿赞.  中国机械工程. 2005(20)
[7]CAD系统与虚拟装配系统间的信息集成技术研究[J]. 刘检华,姚珺,宁汝新.  计算机集成制造系统. 2005(01)



本文编号：3186430