面向车辆数码迷彩的机器人喷涂系统标定与轨迹优化

发布时间：2020-11-19 04:01

　　 军事车辆表面经常通过喷涂数码迷彩以达到伪装的目的,然而数码迷彩的喷涂过程复杂,目前仍以人工喷涂为主。人工喷涂存在效率低、质量差、危害工人健康等问题,于是对于自动化喷涂的研究就十分必要。目前,机器人本体已经满足数码迷彩喷涂的需求,而针对数码迷彩喷涂的离线编程轨迹规划和针对数码迷彩临时喷涂系统标定的研究仍然比较少。本文结合国内外相关文献和实验室研究成果,针对数码迷彩喷涂搭建了所需的仿真环境;针对现有轨迹规划在实际应用中存在的问题提出了分段直线圆弧轨迹优化算法;针对仿真系统和实际系统不对应问题提出了基于组合特征点的离线喷涂系统标定方案和算法。具体内容如下:首先,针对喷涂规划过程中必要的一些仿真功能,搭建了所需的仿真环境。搭建了基于OpenGL的显示环境,实现了对数码迷彩喷涂轨迹规划的可视化开发;构建了仿真环境的坐标系系统,为模型的移动和数据的传递与计算提供了基础;实现了机器人的构建和驱动;完成了仿真模型的碰撞检测,一定程度上避免了在实际喷涂过程中可能发生的碰撞危险。其次,针对数码迷彩临时喷涂系统的项目需求,提出了基于组合特征点的离线喷涂系统标定算法。该算法在实际应用时只需要通过外部测量设备获取所需的少数特征点空间位置即可解算物体的位姿,操作简单,鲁棒性强,在大场景标定应用场景中优势明显;为了使仿真模型相对位姿与实际相同,完成了模型的虚拟标定。最后,针对轨迹规划在国产机器人实际应用中在计算量、平稳度及速度等方面存在的问题,提出了分段直线圆弧轨迹优化算法。该算法能够将离散轨迹点进行识别、分类、精简,最终将可以用一条指令执行的若干条指令简化为一条,很好的解决了现有问题;然后提出针对模型局部表面形状对喷枪位姿以及相关喷涂参数进行优化;最后输出机器人指令文件。本文通过仿真数据以及实物的数码迷彩喷涂实验,验证了课题所提出算法的可行性与在实际喷涂中的实用性,为车辆数码迷彩离线编程自动化喷涂的实际应用提供参考。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TJ810.5;TP242
【部分图文】：

是通过某种方式来隐蔽军事人员、军事装备和军事基地，并的技术[1]。伪装色伪装作为军事上最普遍伪装方式之一，早在一军事装备和士兵服饰中，当时的伪装色主要为军绿色、褐色等单场地的不同来使用不同的颜色。在二战时期，单一颜色伪装色不的伪装需求，于是多色传统迷彩开始被各国使用，这种多色传统的战场环境，有着更好的伪装效果。迷彩伪装因为其成本低、伪度低等优点一直被作为最基本的伪装方式广泛使用[2] [3]。随着雷等一批新型的侦查设备的出现，侦察手段不断的向着智能化、多发展[4]。但传统迷彩存在着迷彩块大，容易识别，手工设计等缺如今高速发展的侦查技术。于是，一种可以应付高分辨率无人机新型迷彩——数码迷彩应运而生。数码迷彩运用了计算机图像理学原理等，通过采集战地的地形信息，生成了具有宏观和微观基本单位的迷彩图案。使用视错觉和空间混色原理设计生成的颜色错乱，宏观上与周围环境相似的数码迷彩，通过相机和眼睛杂，从而具有其他方式无法比拟的伪装效果[5-7]。

立坐标系 c) 通过交线图 2-3 坐标系建立驱动人 QJRH4-1 这一型号的机器人机器人参数全部按照这一型号直多关节机器人，其关节示意图 钱江机器人 QJRH4-1 关节示意图

a) 坐标系功能 UI 界面圆周建立坐标系 c) 通过交图 2-3 坐标系建立建与驱动江机器人 QJRH4-1 这一型号的机器解以及机器人参数全部按照这一型号六轴垂直多关节机器人，其关节示意
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本文编号：2889664