仿海蟹机器人目标跟踪方法及运动规划研究
发布时间：2021-02-09 10:23
随着海洋开发的快速发展以及海洋强国战略的提出,针对浅滩环境的动植物观测、军事侦查、水文监控和水雷排爆等方面的研究日渐成为科研热点,因此对具备侦查和目标跟踪能力的两栖机器人需求日益增长。本文以生物海蟹作为原型,进行生物观测并对其进行结构和功能仿生和分析,研制出一种具备两栖作业能力的仿海蟹机器人,该机器人可实现在一定区域内对给定目标的搜索和跟踪。本文设计了仿海蟹机器人本体结构。通过对海蟹的生理结构和运动特征进行观测和分析,结合机器人设计要求对生物海蟹的步行足和游泳足进行简化,设计了串并联混合形式的五连杆机构步行足和串联结构形式的三自由度游泳足。针对仿海蟹机器人的工作环境和任务需求,进行了仿海蟹机器人防水控制箱、双目视觉平台和机器人总体结构设计;建立了步行足的运动学模型,开展了步行足的正、逆运动学分析,最后利用MATLAB软件对步行足运动学和工作空间进行仿真验证。对基于双目视觉的目标检测和定位跟踪方法进行了分析和研究。首先建立了双目摄像机模型并进行了双目相机的标定实验,获取其内、外参数。针对目标物的图像特征,开展了基于图像分割的的球形目标物检测与匹配方法与SURF特征点的目标物检测与匹配方法...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CR200机器人[9-10]
4图1.3CR200机器人CrabsterCR200仿蟹机器人[9-10]是韩国海洋研究院与海洋系统工程研究部于2012年合作研发的一种水陆两栖六足机器人，如图1.3所示，其整机重量约为600公斤，长×宽×高大小为××m0.2m45.2m42.2，其内部最多可以搭载4位用于机体操作的工作人员，机器人上安装有多个摄像头用于图像采集。CR200机器人具备六条步行足，整机一共具有30个运动关节，每个关节的驱动方式均选择电机驱动。相比于后四只步行足，CR200的前两只步行足除了实现行走功能外，其可以搭载钳子等机械设备作为机械手进行作业。CR200机器人研究的最终目标是实现水下6000米的探测与作业，目前已经完成4000米的海试，其在水下运动的最高速度为1.6km/h。在200米的水深环境中，CR200机器人的双机械臂配合视觉系统可以完成水下焊接、水下剪缆、水下挂钩和水下抓取等多种作业任务，其中视觉系统主要完成目标物图像采集和定位功能。图1.4RHex机器人图1.5加拿大AQUA机器人2010年，加拿大麦吉尔大学和约克大学等单位在1999年~2004年间研制的两栖机器人“Rhex”（如图1.4所示）基础上研制出新一代两栖六足机器人“AQUA”[11]，如图1.5所示。“AQUA”机器人安装有六个单自由度游泳桨，游泳桨由密封舱内的的直流伺服电机驱动；游泳桨的协同拍动可使机器人完成行进、转弯、轨迹跟踪等动作；将游泳桨更换为弯曲状的步行足，即可实现在陆地爬行。“AQUA”机器人最大潜水深度为36m，头部安装有单目摄像头以实现图像采集，通过光纤回传的水下视频信号和运动信
4图1.3CR200机器人CrabsterCR200仿蟹机器人[9-10]是韩国海洋研究院与海洋系统工程研究部于2012年合作研发的一种水陆两栖六足机器人，如图1.3所示，其整机重量约为600公斤，长×宽×高大小为××m0.2m45.2m42.2，其内部最多可以搭载4位用于机体操作的工作人员，机器人上安装有多个摄像头用于图像采集。CR200机器人具备六条步行足，整机一共具有30个运动关节，每个关节的驱动方式均选择电机驱动。相比于后四只步行足，CR200的前两只步行足除了实现行走功能外，其可以搭载钳子等机械设备作为机械手进行作业。CR200机器人研究的最终目标是实现水下6000米的探测与作业，目前已经完成4000米的海试，其在水下运动的最高速度为1.6km/h。在200米的水深环境中，CR200机器人的双机械臂配合视觉系统可以完成水下焊接、水下剪缆、水下挂钩和水下抓取等多种作业任务，其中视觉系统主要完成目标物图像采集和定位功能。图1.4RHex机器人图1.5加拿大AQUA机器人2010年，加拿大麦吉尔大学和约克大学等单位在1999年~2004年间研制的两栖机器人“Rhex”（如图1.4所示）基础上研制出新一代两栖六足机器人“AQUA”[11]，如图1.5所示。“AQUA”机器人安装有六个单自由度游泳桨，游泳桨由密封舱内的的直流伺服电机驱动；游泳桨的协同拍动可使机器人完成行进、转弯、轨迹跟踪等动作；将游泳桨更换为弯曲状的步行足，即可实现在陆地爬行。“AQUA”机器人最大潜水深度为36m，头部安装有单目摄像头以实现图像采集，通过光纤回传的水下视频信号和运动信
【参考文献】：
期刊论文
[1]仿生六足机器人的设计与实现[J]. 谢鑫,李琼麟,郭建,蒋品. 机械制造. 2017(10)
[2]基于多信息协合的四足机器人系统设计[J]. 方良雁,林瑾,何世添,达蔚,陈海斌,邹裕龙. 科技广场. 2017(07)
[3]高分辨率遥感图像SIFT和SURF算法匹配性能研究[J]. 齐冰洁,刘金国,张博研,左洋,吕世良. 中国光学. 2017(03)
[4]基于视觉里程计和自然信标融合的移动机器人定位算法[J]. 王志,朱世强,李月华,张学群. 农业工程学报. 2017(10)
[5]运动目标检测算法研究综述[J]. 程爱灵,黄昶,李小雨. 信息通信. 2017(01)
[6]运动目标检测方法综述[J]. 慈文彦. 信息技术. 2016(12)
[7]运动目标跟踪综述[J]. 曾巧玲,文贡坚. 重庆理工大学学报(自然科学). 2016(07)
[8]基于视觉的目标检测与跟踪综述[J]. 尹宏鹏,陈波,柴毅,刘兆栋. 自动化学报. 2016(10)
[9]机器人的现状及发展趋势[J]. 胡师柿,宋春华. 科技经济导刊. 2016(10)
[10]基于改进ORB的图像特征点匹配研究[J]. 戴雪梅,郎朗,陈孟元. 电子测量与仪器学报. 2016(02)
博士论文
[1]基于双目视觉的六足机器人环境地图构建及运动规划研究[D]. 张学贺.哈尔滨工业大学 2016
[2]中国沿海三疣梭子蟹群体形态、生化与分子遗传多样性研究[D]. 董志国.上海海洋大学 2012
本文编号：3025488
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CR200机器人[9-10]
4图1.3CR200机器人CrabsterCR200仿蟹机器人[9-10]是韩国海洋研究院与海洋系统工程研究部于2012年合作研发的一种水陆两栖六足机器人，如图1.3所示，其整机重量约为600公斤，长×宽×高大小为××m0.2m45.2m42.2，其内部最多可以搭载4位用于机体操作的工作人员，机器人上安装有多个摄像头用于图像采集。CR200机器人具备六条步行足，整机一共具有30个运动关节，每个关节的驱动方式均选择电机驱动。相比于后四只步行足，CR200的前两只步行足除了实现行走功能外，其可以搭载钳子等机械设备作为机械手进行作业。CR200机器人研究的最终目标是实现水下6000米的探测与作业，目前已经完成4000米的海试，其在水下运动的最高速度为1.6km/h。在200米的水深环境中，CR200机器人的双机械臂配合视觉系统可以完成水下焊接、水下剪缆、水下挂钩和水下抓取等多种作业任务，其中视觉系统主要完成目标物图像采集和定位功能。图1.4RHex机器人图1.5加拿大AQUA机器人2010年，加拿大麦吉尔大学和约克大学等单位在1999年~2004年间研制的两栖机器人“Rhex”（如图1.4所示）基础上研制出新一代两栖六足机器人“AQUA”[11]，如图1.5所示。“AQUA”机器人安装有六个单自由度游泳桨，游泳桨由密封舱内的的直流伺服电机驱动；游泳桨的协同拍动可使机器人完成行进、转弯、轨迹跟踪等动作；将游泳桨更换为弯曲状的步行足，即可实现在陆地爬行。“AQUA”机器人最大潜水深度为36m，头部安装有单目摄像头以实现图像采集，通过光纤回传的水下视频信号和运动信
4图1.3CR200机器人CrabsterCR200仿蟹机器人[9-10]是韩国海洋研究院与海洋系统工程研究部于2012年合作研发的一种水陆两栖六足机器人，如图1.3所示，其整机重量约为600公斤，长×宽×高大小为××m0.2m45.2m42.2，其内部最多可以搭载4位用于机体操作的工作人员，机器人上安装有多个摄像头用于图像采集。CR200机器人具备六条步行足，整机一共具有30个运动关节，每个关节的驱动方式均选择电机驱动。相比于后四只步行足，CR200的前两只步行足除了实现行走功能外，其可以搭载钳子等机械设备作为机械手进行作业。CR200机器人研究的最终目标是实现水下6000米的探测与作业，目前已经完成4000米的海试，其在水下运动的最高速度为1.6km/h。在200米的水深环境中，CR200机器人的双机械臂配合视觉系统可以完成水下焊接、水下剪缆、水下挂钩和水下抓取等多种作业任务，其中视觉系统主要完成目标物图像采集和定位功能。图1.4RHex机器人图1.5加拿大AQUA机器人2010年，加拿大麦吉尔大学和约克大学等单位在1999年~2004年间研制的两栖机器人“Rhex”（如图1.4所示）基础上研制出新一代两栖六足机器人“AQUA”[11]，如图1.5所示。“AQUA”机器人安装有六个单自由度游泳桨，游泳桨由密封舱内的的直流伺服电机驱动；游泳桨的协同拍动可使机器人完成行进、转弯、轨迹跟踪等动作；将游泳桨更换为弯曲状的步行足，即可实现在陆地爬行。“AQUA”机器人最大潜水深度为36m，头部安装有单目摄像头以实现图像采集，通过光纤回传的水下视频信号和运动信
【参考文献】：
期刊论文
[1]仿生六足机器人的设计与实现[J]. 谢鑫,李琼麟,郭建,蒋品. 机械制造. 2017(10)
[2]基于多信息协合的四足机器人系统设计[J]. 方良雁,林瑾,何世添,达蔚,陈海斌,邹裕龙. 科技广场. 2017(07)
[3]高分辨率遥感图像SIFT和SURF算法匹配性能研究[J]. 齐冰洁,刘金国,张博研,左洋,吕世良. 中国光学. 2017(03)
[4]基于视觉里程计和自然信标融合的移动机器人定位算法[J]. 王志,朱世强,李月华,张学群. 农业工程学报. 2017(10)
[5]运动目标检测算法研究综述[J]. 程爱灵,黄昶,李小雨. 信息通信. 2017(01)
[6]运动目标检测方法综述[J]. 慈文彦. 信息技术. 2016(12)
[7]运动目标跟踪综述[J]. 曾巧玲,文贡坚. 重庆理工大学学报(自然科学). 2016(07)
[8]基于视觉的目标检测与跟踪综述[J]. 尹宏鹏,陈波,柴毅,刘兆栋. 自动化学报. 2016(10)
[9]机器人的现状及发展趋势[J]. 胡师柿,宋春华. 科技经济导刊. 2016(10)
[10]基于改进ORB的图像特征点匹配研究[J]. 戴雪梅,郎朗,陈孟元. 电子测量与仪器学报. 2016(02)
博士论文
[1]基于双目视觉的六足机器人环境地图构建及运动规划研究[D]. 张学贺.哈尔滨工业大学 2016
[2]中国沿海三疣梭子蟹群体形态、生化与分子遗传多样性研究[D]. 董志国.上海海洋大学 2012
本文编号：3025488
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