基于双目视觉的机械臂运动轨迹规划研究
发布时间：2021-07-06 15:34
随着工业4.0的快速演进,促使机械臂应用于汽车制造、军工、航空制造和医疗设备等领域。机械臂的操控方式多数是通过预先的离线编程,控制其工作在示教再现的模式下,该模式难以适应复杂多变的工作环境。本文提出一种基于改进的蚁群优化算法的机械臂运动轨迹规划方法。通过双目视觉感知工作环境中的障碍物,在多障碍物空间中运行改进的蚁群优化算法规划机械臂运动轨迹,再通过机械臂运动学分析和ROS操作系统中的机械臂运动仿真,验证轨迹规划的有效性,降低机械臂的碰撞事故发生。本文的研究力求解决机械臂在复杂工况下的运动控制问题,提高工业机器人的自动化和智能化程度。本文设计制作双目视觉相机的多自由度调节和支撑结构。利用双目视觉拍摄工作空间场景,通过双目相机的立体标定、立体匹配和场景三维坐标计算等,对机械臂工作的物场模型进行三维重建,获取障碍物的准确位置、几何关系和轮廓信息,并增强三维场景信息并使其可视化。根据双目视觉相机获取的三维物场信息,对其进行栅格化处理建立地图环境,通过蚁群算法在地图上完成机械臂运动轨迹规划。利用三次B-样条曲线对规划轨迹进行拟合插值,平滑优化轨迹,消除跳点,减少机械臂沿轨迹运动时对关节的冲击。对...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
009-2018年中国工业机器人保有量及全球份额图
机械
哈尔滨理工大学工程硕士学位论文-2-根据传感器反馈信息智能化地分析和决策运动规划轨迹，从而对提高机械臂的自动化程度具有重要意义。a)机械臂分拣系统b)机械臂在物流方面的应用图1-2机械臂应用于生产图Fig.1-2Manipulatorusedinproduction机械臂的应用需要更加自主智能的功能来满足其在复杂工况环境以及多变的市场需求。其中，机器视觉和路径规划是机械臂上两个非常重要的实现技术。机器视觉是利用机器代替人眼进行分析和决策，是机械臂控制与视觉技术的融合，机器视觉可以给机械臂提供有效的视觉信息，包括数字图片处理、立体标定和控制理论等，与传统机械臂离线编程相比，视觉在机械臂上的应用不但提高了生产作业的精度，而且让机械臂具有在复杂多变的物场环境下完成作业任务的能力；轨迹规划可以使机械臂不需要技术人员针对环境进行繁琐的指令编程过程，但是同样存在轨迹规划过程效率低，容易陷入局部最小值等情况，难以应用于机械臂三维空间轨迹规划，应用于二维的移动无人车的路径规划不能用于机械臂，所以研究适用于机械臂空间运动规划方法具有现实意义。本研究致力于实现基于双目视觉技术的机械臂运动轨迹规划方法研究，拟采用MATLAB与ROS仿真平台与实验平台的方案，搭建设计基于双目立体视觉的物场环境三维重建系统，并且利用优化的蚁群算法设计机械臂末端执行器在复杂工作空间的轨迹规划算法，提高机械臂的自动化程度以及生产效率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]移动机器人的智能路径规划算法综述[J]. 王春颖,刘平,秦洪政. 传感器与微系统. 2018(08)
[2]目标检测算法研究综述[J]. 方路平,何杭江,周国民. 计算机工程与应用. 2018(13)
[3]基于双目视觉的显著性目标检测方法[J]. 李庆武,周亚琴,马云鹏,邢俊,许金鑫. 光学学报. 2018(03)
[4]基于位姿约束的大视场双目视觉标定算法[J]. 张超,韩成,杨华民,杨帆. 光学学报. 2016(01)
[5]基于双目视觉的机器人自定位方法研究[J]. 张华,夏菠. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(S1)
[6]一种模块化机械臂的设计与运动学分析[J]. 闫继宏,郭鑫,刘玉斌,赵杰. 哈尔滨工业大学学报. 2015(01)
[7]H-S直方图反向投影结合特征点提取的双目视觉定位算法[J]. 章海兵,刘士荣,张波涛. 控制理论与应用. 2014(05)
[8]提升经验模态分解检测低频振荡模式精度的改进算法研究[J]. 易建波,黄琦,丁理杰,张华. 电力系统保护与控制. 2013(22)
[9]使用三维栅格地图的移动机器人路径规划[J]. 张彪,曹其新,王雯珊. 西安交通大学学报. 2013(10)
[10]基于MATLAB与OpenCV相结合的双目立体视觉测距系统[J]. 汪珍珍,赵连玉,刘振忠. 天津理工大学学报. 2013(01)
博士论文
[1]面向航天器运动地面模拟的电驱动移动平台轨迹规划与跟踪控制方法研究[D]. 顾万里.吉林大学 2017
硕士论文
[1]双目视觉三维重建中特征匹配算法研究[D]. 阳兰.广西大学 2018
[2]冗余自由度机械臂模块化关节设计及其运动规划方法研究[D]. 刘一鸣.苏州大学 2018
[3]复杂空间中双臂机器人协同避障运动规划方法研究[D]. 陈波芝.合肥工业大学 2018
[4]利用动态位移信息的全场动应变测量方法研究[D]. 陈帅.合肥工业大学 2018
[5]基于多传感信息的搬运机器人局部避障研究[D]. 陈磊.西南科技大学 2018
[6]与MRI兼容的柔索驱动乳腺介入机器人设计与分析[D]. 胡兆利.哈尔滨理工大学 2018
[7]一种基于OpenGL的态势符号标绘系统设计与实现[D]. 赵文宁.中国科学院大学(中国科学院工程管理与信息技术学院) 2017
[8]三维视觉结构光编解码技术研究[D]. 夏长得.湖南大学 2017
[9]五自由度串联机械臂运动建模与仿真研究[D]. 叶仁平.深圳大学 2016
[10]多关节机器人运动学与轨迹规划及仿真研究[D]. 姜立.吉林大学 2016
本文编号：3268504
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
009-2018年中国工业机器人保有量及全球份额图
机械
哈尔滨理工大学工程硕士学位论文-2-根据传感器反馈信息智能化地分析和决策运动规划轨迹，从而对提高机械臂的自动化程度具有重要意义。a)机械臂分拣系统b)机械臂在物流方面的应用图1-2机械臂应用于生产图Fig.1-2Manipulatorusedinproduction机械臂的应用需要更加自主智能的功能来满足其在复杂工况环境以及多变的市场需求。其中，机器视觉和路径规划是机械臂上两个非常重要的实现技术。机器视觉是利用机器代替人眼进行分析和决策，是机械臂控制与视觉技术的融合，机器视觉可以给机械臂提供有效的视觉信息，包括数字图片处理、立体标定和控制理论等，与传统机械臂离线编程相比，视觉在机械臂上的应用不但提高了生产作业的精度，而且让机械臂具有在复杂多变的物场环境下完成作业任务的能力；轨迹规划可以使机械臂不需要技术人员针对环境进行繁琐的指令编程过程，但是同样存在轨迹规划过程效率低，容易陷入局部最小值等情况，难以应用于机械臂三维空间轨迹规划，应用于二维的移动无人车的路径规划不能用于机械臂，所以研究适用于机械臂空间运动规划方法具有现实意义。本研究致力于实现基于双目视觉技术的机械臂运动轨迹规划方法研究，拟采用MATLAB与ROS仿真平台与实验平台的方案，搭建设计基于双目立体视觉的物场环境三维重建系统，并且利用优化的蚁群算法设计机械臂末端执行器在复杂工作空间的轨迹规划算法，提高机械臂的自动化程度以及生产效率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]移动机器人的智能路径规划算法综述[J]. 王春颖,刘平,秦洪政. 传感器与微系统. 2018(08)
[2]目标检测算法研究综述[J]. 方路平,何杭江,周国民. 计算机工程与应用. 2018(13)
[3]基于双目视觉的显著性目标检测方法[J]. 李庆武,周亚琴,马云鹏,邢俊,许金鑫. 光学学报. 2018(03)
[4]基于位姿约束的大视场双目视觉标定算法[J]. 张超,韩成,杨华民,杨帆. 光学学报. 2016(01)
[5]基于双目视觉的机器人自定位方法研究[J]. 张华,夏菠. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(S1)
[6]一种模块化机械臂的设计与运动学分析[J]. 闫继宏,郭鑫,刘玉斌,赵杰. 哈尔滨工业大学学报. 2015(01)
[7]H-S直方图反向投影结合特征点提取的双目视觉定位算法[J]. 章海兵,刘士荣,张波涛. 控制理论与应用. 2014(05)
[8]提升经验模态分解检测低频振荡模式精度的改进算法研究[J]. 易建波,黄琦,丁理杰,张华. 电力系统保护与控制. 2013(22)
[9]使用三维栅格地图的移动机器人路径规划[J]. 张彪,曹其新,王雯珊. 西安交通大学学报. 2013(10)
[10]基于MATLAB与OpenCV相结合的双目立体视觉测距系统[J]. 汪珍珍,赵连玉,刘振忠. 天津理工大学学报. 2013(01)
博士论文
[1]面向航天器运动地面模拟的电驱动移动平台轨迹规划与跟踪控制方法研究[D]. 顾万里.吉林大学 2017
硕士论文
[1]双目视觉三维重建中特征匹配算法研究[D]. 阳兰.广西大学 2018
[2]冗余自由度机械臂模块化关节设计及其运动规划方法研究[D]. 刘一鸣.苏州大学 2018
[3]复杂空间中双臂机器人协同避障运动规划方法研究[D]. 陈波芝.合肥工业大学 2018
[4]利用动态位移信息的全场动应变测量方法研究[D]. 陈帅.合肥工业大学 2018
[5]基于多传感信息的搬运机器人局部避障研究[D]. 陈磊.西南科技大学 2018
[6]与MRI兼容的柔索驱动乳腺介入机器人设计与分析[D]. 胡兆利.哈尔滨理工大学 2018
[7]一种基于OpenGL的态势符号标绘系统设计与实现[D]. 赵文宁.中国科学院大学(中国科学院工程管理与信息技术学院) 2017
[8]三维视觉结构光编解码技术研究[D]. 夏长得.湖南大学 2017
[9]五自由度串联机械臂运动建模与仿真研究[D]. 叶仁平.深圳大学 2016
[10]多关节机器人运动学与轨迹规划及仿真研究[D]. 姜立.吉林大学 2016
本文编号：3268504
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3268504.html
最近更新
教材专著
