基于三维点云的工业机器人抓取定位技术研究
发布时间：2021-02-27 12:24
近年来,辅以视觉传感器的柔性工业机器人在自动化工厂中承担了越来越多的作业任务。视觉传感器通过获取现场环境中操作目标的三维形貌、空间位姿、表面纹理等信息,引导机器人进行如目标抓取、零部件装配、废品剔除等操作。本文依托工程项目“基于机器视觉的码垛机器人白糖包抓取规划”,以提高柔性化的机器人抓取系统的质量和效率为目标,研究了一种基于三维点云的工业机器人抓取定位方法。具体研究内容如下:提出基于含颜色和深度信息点云的视觉传感器标定方法。构建以彩色摄像机、红外发射器和红外摄像机组成的三维视觉传感器,可同步获取被测目标的表面纹理和深度信息。并据此两类信息特点,定义含颜色和深度信息的三维点云数据特征,并提出一种联合外参标定法。提出基于点云颜色和深度信息特征的目标空间位姿计算方法。针对包含颜色和深度信息的被测目标三维点云数据特征,首先采用基于颜色的区域生长法分割平面点云,然后对非平面点云应用随机采样一致性方法检测、并提取圆柱体模型,进而在此基础上计算目标三维位姿。提出改进的搜索随机树方法实现机器人的运动规划。利用机器人手眼标定获得视觉传感器与机器人的变换关系,在MoveIt!软件中基于采样的快速搜索随机...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
IRB340FlexPickerDelta机器人Figure1-1IRB340FlexPickerDeltaRobo
第一章绪论2图1-1IRB340FlexPickerDelta机器人图1-2FANUCR-2000iA机器人Figure1-1IRB340FlexPickerDeltaRobotFigure1-2FANUCR-2000iARobot图1-3FANUC双M-430iA串联机械臂系统Figure1-3FANUCDualM-430iASerialManipulatorSystem立体视觉的概念最早可追溯至在1965年，MIT的Robert提出将三维空间描述为“积木世界”，至此，对二维图像的分析被延伸到了三维空间。而后在1982年，Marr[5]提出了双眼匹配理论，利用两张平面图的视差获得深度信息，从而生成立体图像。由于双目视觉直接模拟双眼来实现三维重建，具备很大的发展前景。国外对立体视觉的研究可以追溯到很早，目前已有众多成果。Oh[6]等人将视觉系统应用在机器人自动化工厂中，针对日益增加的获取工件精确三维位置的需求，提出了一种适用于工业机器人的通用立体视觉系统。Chen[7]等人将立体视觉应用于智能机器人焊接领域，在机器人末端执行器上固定安装两个摄像机，用于计算焊接区焊缝的空间位置信息。Dinham[8]等人利用立体视觉技术进行图像匹配和三角测量，从而定位焊缝，实验结果显示三维笛卡尔空间内的定位精度可达1mm。国内的众多高校也陆续开展了立体视觉相关研究。浙江大学机械系流体传动及控制国家重点实验室[9]利用两台固定放置的摄像机实现多自由度机械装置的位姿检测。高庆吉[10]等提出并分析了基于双目协调的导航模型，应用在小型全自主移动的足球机器人上。
第一章绪论2图1-1IRB340FlexPickerDelta机器人图1-2FANUCR-2000iA机器人Figure1-1IRB340FlexPickerDeltaRobotFigure1-2FANUCR-2000iARobot图1-3FANUC双M-430iA串联机械臂系统Figure1-3FANUCDualM-430iASerialManipulatorSystem立体视觉的概念最早可追溯至在1965年，MIT的Robert提出将三维空间描述为“积木世界”，至此，对二维图像的分析被延伸到了三维空间。而后在1982年，Marr[5]提出了双眼匹配理论，利用两张平面图的视差获得深度信息，从而生成立体图像。由于双目视觉直接模拟双眼来实现三维重建，具备很大的发展前景。国外对立体视觉的研究可以追溯到很早，目前已有众多成果。Oh[6]等人将视觉系统应用在机器人自动化工厂中，针对日益增加的获取工件精确三维位置的需求，提出了一种适用于工业机器人的通用立体视觉系统。Chen[7]等人将立体视觉应用于智能机器人焊接领域，在机器人末端执行器上固定安装两个摄像机，用于计算焊接区焊缝的空间位置信息。Dinham[8]等人利用立体视觉技术进行图像匹配和三角测量，从而定位焊缝，实验结果显示三维笛卡尔空间内的定位精度可达1mm。国内的众多高校也陆续开展了立体视觉相关研究。浙江大学机械系流体传动及控制国家重点实验室[9]利用两台固定放置的摄像机实现多自由度机械装置的位姿检测。高庆吉[10]等提出并分析了基于双目协调的导航模型，应用在小型全自主移动的足球机器人上。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ROS的移动机器人的路径规划策略研究[J]. 高志发,武建新. 机械研究与应用. 2017(03)
[2]UR机器人的运动学和奇异性分析[J]. 郭小宝,罗振军,赵振. 装备机械. 2017(01)
[3]基于ROS的开源移动机器人系统设计[J]. 李建勇,刘雪梅,李雪霞,杜博阳. 机电工程. 2017(02)
[4]基于ROS的服务型机器人新型控制方式[J]. 郭欣桐,战艺. 电子世界. 2016(11)
[5]双目立体视觉测量系统的标定[J]. 杨景豪,刘巍,刘阳,王福吉,贾振元. 光学精密工程. 2016(02)
[6]基于ROS的机械臂控制系统设计[J]. 陈前里,刘成良,贡亮,周斌. 机电一体化. 2016(02)
[7]基于正交消隐点无穷单应的摄像机内参数自标定方法[J]. 洪洋,孙秀霞,蔡鸣,刘树光,付强. 中国激光. 2015(12)
[8]基于ROS和LinuxCNC的工业机器人控制系统开发[J]. 高美原,秦现生,白晶,于喜红,马闯. 机械制造. 2015(10)
[9]基于区域生长的杂波分区方法[J]. 韩莹,张智慧. 指挥信息系统与技术. 2015(03)
[10]工业机器人的研究现状与发展趋势[J]. 田涛,邓双城,杨朝岚,张泽,郑海洋,王福利,周唐恺. 新技术新工艺. 2015(03)
硕士论文
[1]基于ROS和点云库的室内三维物体识别与姿态估计[D]. 鄢武.广东工业大学 2016
[2]基于点云库的服务机器人视觉识别算法研究[D]. 张强.中国科学技术大学 2014
[3]基于结构光的双目立体成像技术研究[D]. 刘振.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013
[4]基于Kinect与PCL的三维重建系统研究[D]. 薄夫祥.东北大学 2013
[5]基于机器视觉的工件的识别和定位[D]. 潘武.北京化工大学 2012
本文编号：3054229
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
IRB340FlexPickerDelta机器人Figure1-1IRB340FlexPickerDeltaRobo
第一章绪论2图1-1IRB340FlexPickerDelta机器人图1-2FANUCR-2000iA机器人Figure1-1IRB340FlexPickerDeltaRobotFigure1-2FANUCR-2000iARobot图1-3FANUC双M-430iA串联机械臂系统Figure1-3FANUCDualM-430iASerialManipulatorSystem立体视觉的概念最早可追溯至在1965年，MIT的Robert提出将三维空间描述为“积木世界”，至此，对二维图像的分析被延伸到了三维空间。而后在1982年，Marr[5]提出了双眼匹配理论，利用两张平面图的视差获得深度信息，从而生成立体图像。由于双目视觉直接模拟双眼来实现三维重建，具备很大的发展前景。国外对立体视觉的研究可以追溯到很早，目前已有众多成果。Oh[6]等人将视觉系统应用在机器人自动化工厂中，针对日益增加的获取工件精确三维位置的需求，提出了一种适用于工业机器人的通用立体视觉系统。Chen[7]等人将立体视觉应用于智能机器人焊接领域，在机器人末端执行器上固定安装两个摄像机，用于计算焊接区焊缝的空间位置信息。Dinham[8]等人利用立体视觉技术进行图像匹配和三角测量，从而定位焊缝，实验结果显示三维笛卡尔空间内的定位精度可达1mm。国内的众多高校也陆续开展了立体视觉相关研究。浙江大学机械系流体传动及控制国家重点实验室[9]利用两台固定放置的摄像机实现多自由度机械装置的位姿检测。高庆吉[10]等提出并分析了基于双目协调的导航模型，应用在小型全自主移动的足球机器人上。
第一章绪论2图1-1IRB340FlexPickerDelta机器人图1-2FANUCR-2000iA机器人Figure1-1IRB340FlexPickerDeltaRobotFigure1-2FANUCR-2000iARobot图1-3FANUC双M-430iA串联机械臂系统Figure1-3FANUCDualM-430iASerialManipulatorSystem立体视觉的概念最早可追溯至在1965年，MIT的Robert提出将三维空间描述为“积木世界”，至此，对二维图像的分析被延伸到了三维空间。而后在1982年，Marr[5]提出了双眼匹配理论，利用两张平面图的视差获得深度信息，从而生成立体图像。由于双目视觉直接模拟双眼来实现三维重建，具备很大的发展前景。国外对立体视觉的研究可以追溯到很早，目前已有众多成果。Oh[6]等人将视觉系统应用在机器人自动化工厂中，针对日益增加的获取工件精确三维位置的需求，提出了一种适用于工业机器人的通用立体视觉系统。Chen[7]等人将立体视觉应用于智能机器人焊接领域，在机器人末端执行器上固定安装两个摄像机，用于计算焊接区焊缝的空间位置信息。Dinham[8]等人利用立体视觉技术进行图像匹配和三角测量，从而定位焊缝，实验结果显示三维笛卡尔空间内的定位精度可达1mm。国内的众多高校也陆续开展了立体视觉相关研究。浙江大学机械系流体传动及控制国家重点实验室[9]利用两台固定放置的摄像机实现多自由度机械装置的位姿检测。高庆吉[10]等提出并分析了基于双目协调的导航模型，应用在小型全自主移动的足球机器人上。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ROS的移动机器人的路径规划策略研究[J]. 高志发,武建新. 机械研究与应用. 2017(03)
[2]UR机器人的运动学和奇异性分析[J]. 郭小宝,罗振军,赵振. 装备机械. 2017(01)
[3]基于ROS的开源移动机器人系统设计[J]. 李建勇,刘雪梅,李雪霞,杜博阳. 机电工程. 2017(02)
[4]基于ROS的服务型机器人新型控制方式[J]. 郭欣桐,战艺. 电子世界. 2016(11)
[5]双目立体视觉测量系统的标定[J]. 杨景豪,刘巍,刘阳,王福吉,贾振元. 光学精密工程. 2016(02)
[6]基于ROS的机械臂控制系统设计[J]. 陈前里,刘成良,贡亮,周斌. 机电一体化. 2016(02)
[7]基于正交消隐点无穷单应的摄像机内参数自标定方法[J]. 洪洋,孙秀霞,蔡鸣,刘树光,付强. 中国激光. 2015(12)
[8]基于ROS和LinuxCNC的工业机器人控制系统开发[J]. 高美原,秦现生,白晶,于喜红,马闯. 机械制造. 2015(10)
[9]基于区域生长的杂波分区方法[J]. 韩莹,张智慧. 指挥信息系统与技术. 2015(03)
[10]工业机器人的研究现状与发展趋势[J]. 田涛,邓双城,杨朝岚,张泽,郑海洋,王福利,周唐恺. 新技术新工艺. 2015(03)
硕士论文
[1]基于ROS和点云库的室内三维物体识别与姿态估计[D]. 鄢武.广东工业大学 2016
[2]基于点云库的服务机器人视觉识别算法研究[D]. 张强.中国科学技术大学 2014
[3]基于结构光的双目立体成像技术研究[D]. 刘振.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013
[4]基于Kinect与PCL的三维重建系统研究[D]. 薄夫祥.东北大学 2013
[5]基于机器视觉的工件的识别和定位[D]. 潘武.北京化工大学 2012
本文编号：3054229
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3054229.html
