基于机器视觉的医疗垃圾桶识别抓取方法研究
发布时间：2021-12-30 21:08
随着我国经济的迅速发展,我国的医疗卫生事业取得了很大的进步,医疗服务领域的供给能力和技术装备水平有了全面的提高。与此同时,也爆发出很多问题。在医学操作中,例如医学载玻片的制作、染色等一系列的操作过程中,不可避免地会产生大量的废渣、废液、废弃物等医疗垃圾,而传统的对医学垃圾的处理是通过人工方式将医疗垃圾带离实验室等场所,这一过程不可避免地会将身体暴露在医疗垃圾环境中,面临直接接触的风险,操作员的频繁出入实验室也会面临污染这一问题。针对上述问题本文提出基于机器视觉的医疗垃圾桶识别抓取方法研究,采用全自动化系统代替人工操作,系统分为整体方案设计、视觉定位检测模块以及AGV（Automated Guided Vehicle）移动平台的地图创建三大部分。1)、给出系统整体方案设计,完成视觉方案的硬件选型设计及搭建,根据实际需求实现完成AGV和机械臂的硬件选型搭建,并设计了医疗垃圾桶的专用夹具,最终确定了系统的软件环境。2)、视觉定位检测模块主要完成工业相机的标定,并根据医疗垃圾桶的特征提出医疗垃圾桶的识别定位方法,为了防止空桶回收及回收不及时造成的医疗垃圾溢出等情况,提出医疗垃圾桶的容量状态检测...
【文章来源】：齐鲁工业大学山东省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ABBFlexPicker快速分拣机器人
齐鲁工业大学硕士学位论文521世纪以来，可移动机械手臂开始了蓬勃的发展，逐渐被应用于医疗、运输、排爆等领域。2003年，美国的“勇气”号、“机遇”号火星探测车发射成功，被用于火星上寻找曾经存在液态水的证据。如图1.2，火星探测车外型是一个装有轮子的轮式移动机械臂，通过计算机作为主控系统，使用双目摄像头作为整个系统的“眼睛”用于收集图像和避障，通过机械臂作为主题系统的手臂，以及各种传感器等的辅助配合实现为期90天的火星科学研究工作。图1.2美国火星“勇气”号、“机遇”号国内对移动机器人的研究始于上世纪80年代，目前为止取得了一定的成绩，清华大学、浙江大学和北京理工大学等高校联合研究的第一代无人自主移动车ATB-1的诞生标志着我国移动机器人的研究进入一个崭新的阶段[29]。1988年清华大学配合国家863项目研制的THMR移动机器人，已经可以实现自动避障、停止功能，并且实现自动跟踪转弯的切唬2013年“月兔”号月球车成功与嫦娥三号完成分离并成功登录月球，玉兔号呈长方形盒状，最上方共装有四台导航、全景相机，中间位置放置了两片可以打开的太阳能电池板，移动部分则是由能够独立驱动的共6个轮形移动装置实现，与玉兔号内部的光谱成像仪、点阵激光器等十几套高端探测仪器相配合，最终完成了月球的探测任务。中国科学技术大学自主研发的“可佳”作为只能服务型机器人于2014年在巴西RoboCop机器人比赛中，以绝对的优势战胜传统的机器人强队荷兰队、德国队，首次夺得服务机器人的世界冠军。2018年，浙江大学开发了一款四足机器人命名为“绝影”，如图1.3，展现了中国在机器人技术方面的最新成果。在国家的大力支持下，我国的移动机器人产业发展迅猛，移动机器人也不仅仅局限于工业生产及科研领域，在医疗、航天等
第1章绪论6图1.3“绝影”四足机器人针对差分AGV的导航问题，南京航空航天大学机电工程学院对AGV建立了运动模型，并采用了基于多传感器的惯性制导方法。提出了数据融合导航与避障的模型和算法。提高了自动导引车的导航精度和导航性能[30]。为了解决双轮驱动差速转向AGV的跟踪问题，洪杰唐[31]等对AGV进行运动学建模，然后以偏差为输入，左右驱动轮速度差为输出，设计了PID控制器，实现良好的直线和圆轨迹跟踪性能。近年来，基于视觉的移动机器人取得了国内外人员的广泛研究，并且提出了大量的理论和方法，但是在针对医疗垃圾回收方案上还存在一定的空白，如何针对医疗垃圾桶的特点实现精确目标定位抓取，完成转运，将会对医疗垃圾回收及环境保护产生重要的影响。1.3本文主要内容根据无人化病理实验室的医疗垃圾回收转运要求，需对病理制片验片过程中产生的医疗废弃物进行自主回收操作，将装满的医疗垃圾桶转运至指定回收地点。本文提出一种摄像头、四轴机械臂、AGV等主要部件组成的针对医疗垃圾桶识别抓取的系统，根据摄像头拍摄的图像，通过基于HSV色彩空间阈值分割、轮廓面积阈值分割完成垃圾桶图像的提取，提出基于直线检测的医疗垃圾桶识别定位方法与基于最小外接矩形的医疗垃圾筒识别定位方法相结合，完成对医疗垃圾桶的精确定位，并提高了识别的稳定性。为了防止空桶回收或者回收不及时造成的医疗垃圾溢出的情况，提出一种医疗垃圾桶桶内垃圾含量状态检测方法。针对像素坐标与空间机械臂坐标的转换提出坐标转换方案，通过机械臂及针对医疗垃圾桶的夹具设计完成医疗垃圾桶的夹取方案；通过AGV地图创建实现精确导航避障，完成医疗垃圾桶的转运操作。整个环节将通过socket实现相互之间的通信。本文的具体内容分为以下几章：第一
【参考文献】：
期刊论文
[1]医疗废物管理[J]. 中国护理管理. 2019(08)
[2]生态文明视域下基层医疗机构医疗垃圾管理现状及其影响因素研究[J]. 许超杰,樊祜玺,刘淼,李静. 临床医药实践. 2019(05)
[3]空间直线拟合的加权极坐标法[J]. 史翔,赵超英,刘万科. 测绘地理信息. 2019(02)
[4]基于整体最小二乘的空间直线拟合算法[J]. 崔立鲁,杨蓉,钱江宇,张惠妹,陈科洁. 成都大学学报(自然科学版). 2019(01)
[5]基于ROS的小车自主建图与路径规划[J]. 董文康,陈少斌,黄宴委. 福建电脑. 2018(12)
[6]基于激光信息的移动机器人SLAM研究[J]. 柳俊城,李迪,翁潇文. 自动化与仪表. 2018(06)
[7]城市医疗废物处置技术的应用研究[J]. 赵凤. 中国环保产业. 2018(05)
[8]探究智能移动机器人的现状及展望[J]. 武雨飞. 中国战略新兴产业. 2018(12)
[9]基于ROS系统自主路径规划与避障小车的研究[J]. 李阳,卢健,何耀帧. 科技风. 2018(04)
[10]基于改进随机霍夫变换的直线提取算法[J]. 张炫,杨艳. 信息技术. 2017(12)
硕士论文
[1]基于低成本激光传感器移动机器人SLAM研究与实现[D]. 赵淑强.山东大学 2017
[2]基于改进遗传算法的单目相机标定和目标定位的研究[D]. 张梦洋.扬州大学 2017
[3]配电线路维护机器人目标识别和定位研究[D]. 丁棋炳.南京理工大学 2017
[4]摄像机标定方法的研究[D]. 舒娜.南京理工大学 2014
本文编号：3558966
【文章来源】：齐鲁工业大学山东省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ABBFlexPicker快速分拣机器人
齐鲁工业大学硕士学位论文521世纪以来，可移动机械手臂开始了蓬勃的发展，逐渐被应用于医疗、运输、排爆等领域。2003年，美国的“勇气”号、“机遇”号火星探测车发射成功，被用于火星上寻找曾经存在液态水的证据。如图1.2，火星探测车外型是一个装有轮子的轮式移动机械臂，通过计算机作为主控系统，使用双目摄像头作为整个系统的“眼睛”用于收集图像和避障，通过机械臂作为主题系统的手臂，以及各种传感器等的辅助配合实现为期90天的火星科学研究工作。图1.2美国火星“勇气”号、“机遇”号国内对移动机器人的研究始于上世纪80年代，目前为止取得了一定的成绩，清华大学、浙江大学和北京理工大学等高校联合研究的第一代无人自主移动车ATB-1的诞生标志着我国移动机器人的研究进入一个崭新的阶段[29]。1988年清华大学配合国家863项目研制的THMR移动机器人，已经可以实现自动避障、停止功能，并且实现自动跟踪转弯的切唬2013年“月兔”号月球车成功与嫦娥三号完成分离并成功登录月球，玉兔号呈长方形盒状，最上方共装有四台导航、全景相机，中间位置放置了两片可以打开的太阳能电池板，移动部分则是由能够独立驱动的共6个轮形移动装置实现，与玉兔号内部的光谱成像仪、点阵激光器等十几套高端探测仪器相配合，最终完成了月球的探测任务。中国科学技术大学自主研发的“可佳”作为只能服务型机器人于2014年在巴西RoboCop机器人比赛中，以绝对的优势战胜传统的机器人强队荷兰队、德国队，首次夺得服务机器人的世界冠军。2018年，浙江大学开发了一款四足机器人命名为“绝影”，如图1.3，展现了中国在机器人技术方面的最新成果。在国家的大力支持下，我国的移动机器人产业发展迅猛，移动机器人也不仅仅局限于工业生产及科研领域，在医疗、航天等
第1章绪论6图1.3“绝影”四足机器人针对差分AGV的导航问题，南京航空航天大学机电工程学院对AGV建立了运动模型，并采用了基于多传感器的惯性制导方法。提出了数据融合导航与避障的模型和算法。提高了自动导引车的导航精度和导航性能[30]。为了解决双轮驱动差速转向AGV的跟踪问题，洪杰唐[31]等对AGV进行运动学建模，然后以偏差为输入，左右驱动轮速度差为输出，设计了PID控制器，实现良好的直线和圆轨迹跟踪性能。近年来，基于视觉的移动机器人取得了国内外人员的广泛研究，并且提出了大量的理论和方法，但是在针对医疗垃圾回收方案上还存在一定的空白，如何针对医疗垃圾桶的特点实现精确目标定位抓取，完成转运，将会对医疗垃圾回收及环境保护产生重要的影响。1.3本文主要内容根据无人化病理实验室的医疗垃圾回收转运要求，需对病理制片验片过程中产生的医疗废弃物进行自主回收操作，将装满的医疗垃圾桶转运至指定回收地点。本文提出一种摄像头、四轴机械臂、AGV等主要部件组成的针对医疗垃圾桶识别抓取的系统，根据摄像头拍摄的图像，通过基于HSV色彩空间阈值分割、轮廓面积阈值分割完成垃圾桶图像的提取，提出基于直线检测的医疗垃圾桶识别定位方法与基于最小外接矩形的医疗垃圾筒识别定位方法相结合，完成对医疗垃圾桶的精确定位，并提高了识别的稳定性。为了防止空桶回收或者回收不及时造成的医疗垃圾溢出的情况，提出一种医疗垃圾桶桶内垃圾含量状态检测方法。针对像素坐标与空间机械臂坐标的转换提出坐标转换方案，通过机械臂及针对医疗垃圾桶的夹具设计完成医疗垃圾桶的夹取方案；通过AGV地图创建实现精确导航避障，完成医疗垃圾桶的转运操作。整个环节将通过socket实现相互之间的通信。本文的具体内容分为以下几章：第一
【参考文献】：
期刊论文
[1]医疗废物管理[J]. 中国护理管理. 2019(08)
[2]生态文明视域下基层医疗机构医疗垃圾管理现状及其影响因素研究[J]. 许超杰,樊祜玺,刘淼,李静. 临床医药实践. 2019(05)
[3]空间直线拟合的加权极坐标法[J]. 史翔,赵超英,刘万科. 测绘地理信息. 2019(02)
[4]基于整体最小二乘的空间直线拟合算法[J]. 崔立鲁,杨蓉,钱江宇,张惠妹,陈科洁. 成都大学学报(自然科学版). 2019(01)
[5]基于ROS的小车自主建图与路径规划[J]. 董文康,陈少斌,黄宴委. 福建电脑. 2018(12)
[6]基于激光信息的移动机器人SLAM研究[J]. 柳俊城,李迪,翁潇文. 自动化与仪表. 2018(06)
[7]城市医疗废物处置技术的应用研究[J]. 赵凤. 中国环保产业. 2018(05)
[8]探究智能移动机器人的现状及展望[J]. 武雨飞. 中国战略新兴产业. 2018(12)
[9]基于ROS系统自主路径规划与避障小车的研究[J]. 李阳,卢健,何耀帧. 科技风. 2018(04)
[10]基于改进随机霍夫变换的直线提取算法[J]. 张炫,杨艳. 信息技术. 2017(12)
硕士论文
[1]基于低成本激光传感器移动机器人SLAM研究与实现[D]. 赵淑强.山东大学 2017
[2]基于改进遗传算法的单目相机标定和目标定位的研究[D]. 张梦洋.扬州大学 2017
[3]配电线路维护机器人目标识别和定位研究[D]. 丁棋炳.南京理工大学 2017
[4]摄像机标定方法的研究[D]. 舒娜.南京理工大学 2014
本文编号：3558966
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