未知场景下线状柔性体拓扑状态识别及拆解方法研究

发布时间：2020-12-19 19:17

　　随着工业生产装配中自动化程度的日益提升,对柔性体自主操作的需求越来越大。线状柔性体作为柔性体的重要组成部分,相较于面状柔性体和体状柔性体存在很多不同。线状柔性体存在缠绕状态复杂,同一拓扑状态对应多种不同的几何状态等问题,实际操作中也存在背景复杂的情况,这也导致现今生成装配中对如线缆、绳子、软管等线状柔性体的操作仍需要人工手动完成,无法通过机器人自主操作。因此,对线状柔性体自主操作成为提升自动化水平的关键一步。基于以上背景,本文提出一种基于深度学习的线状柔性体拓扑状态的识别方法和一种针对拓扑状态的拆解策略,并通过机械臂实现对线状柔性体拓扑状态的拆解。线状柔性体缠绕分为单根自身缠绕和多根相互缠绕的情形,由此,本文针对单根和双根线状柔性体,首先使用目标检测算法得到线状柔性体的端点和交叉点,之后利用卷积神经网络获得线状柔性体的颜色梯度渐变图。对于每根使用不同的渐变色来表示,通过对颜色梯度渐变图的交叉点局部区域的像素值分析,得到交叉段的上下关系和每根从头到尾历遍时经过每个交叉点的顺序,由此获得单根和双根线状柔性体的拓扑状态。接下来针对线状柔性体的拓扑状态的拆解问题,利用三种可以简化拓扑状态的基本... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

汽车中的线缆-1-

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文此外，虽然随着技术的进步，小型电子产品通过对电路板功能的提升已经很大程度上减少了线缆的数量，但仍然不可避免的需要使用一定数量的线缆，尤其是在包括日常常见的如图1-2所示的电脑机箱在内的集成度较小的电源箱、设备机箱等设备中，依旧大量使用线缆。对其中线缆的安装目前无法实现自主操作。图1-2电脑机箱中的线缆除此之外，工厂中大量存在的电器设备大多需要配线操作。配线如图1-3所示，一方面需要将线缆接头接在对应的插孔中；另一方面，为了后期维护的便利性和整体的美观性，需要将线缆整理为非缠绕状态，并对线缆进行捆扎固定。这部分工作如能通过机器人完成，将极大的解放劳动力，降低设备安装成本。图1-3电器设备中的配线在医疗领域，对柔性针穿刺及针线的跟踪仍然存在难题；在实际生活中，机器人仍难以在各种复杂环境下进行自主操作。而如果能够利用机器人在背景复杂多变的情况下对柔性可变形体进行操作，可极大地提高生产装配的自动化水平，进一步提高生产效率，并利用机器人的标准化操作降低人工操作的出错率，提高生-2-

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文此外，虽然随着技术的进步，小型电子产品通过对电路板功能的提升已经很大程度上减少了线缆的数量，但仍然不可避免的需要使用一定数量的线缆，尤其是在包括日常常见的如图1-2所示的电脑机箱在内的集成度较小的电源箱、设备机箱等设备中，依旧大量使用线缆。对其中线缆的安装目前无法实现自主操作。图1-2电脑机箱中的线缆除此之外，工厂中大量存在的电器设备大多需要配线操作。配线如图1-3所示，一方面需要将线缆接头接在对应的插孔中；另一方面，为了后期维护的便利性和整体的美观性，需要将线缆整理为非缠绕状态，并对线缆进行捆扎固定。这部分工作如能通过机器人完成，将极大的解放劳动力，降低设备安装成本。图1-3电器设备中的配线在医疗领域，对柔性针穿刺及针线的跟踪仍然存在难题；在实际生活中，机器人仍难以在各种复杂环境下进行自主操作。而如果能够利用机器人在背景复杂多变的情况下对柔性可变形体进行操作，可极大地提高生产装配的自动化水平，进一步提高生产效率，并利用机器人的标准化操作降低人工操作的出错率，提高生-2-

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于可达性决策的柔性针穿刺控制方法[J]. 霍本岩,赵新刚,韩建达,徐卫良.  控制理论与应用. 2014(10)
[2]基于有限元法的柔性体变形实时模拟[J]. 陆忠华,张争艳,陈定方.  武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2012(04)
[3]几种常用的二指平动抓手的结构和特点[J]. 沈健.  组合机床与自动化加工技术. 2005(12)
[4]具有宽度的线状物体的边缘增强[J]. 郑光昭.  广东机械学院学报. 1996(02)
[5]具有宽度的线状物体的灰度增强[J]. 张健.  模式识别与人工智能. 1994(02)

硕士论文
[1]基于深度学习的线状柔性体拓扑状态识别方法[D]. 杨康.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于视觉反馈的可变形线性物体抑振控制[D]. 王欢.华中科技大学 2013



本文编号：2926433