红外视觉定位的机械臂控制算法研究与实现
发布时间：2021-07-20 02:52
本课题针对金属镁冶炼过程中,为解决人工操作的安全隐患并提高镁冶炼效率,设计出一套镁冶炼还原罐机械臂排渣装置代替人工排渣。该装置由红外视觉定位系统和六自由度工业机械臂组成,红外视觉定位系统实现炉渣的目标定位,控制机械臂末端由初始位置移动到目标位置实现排渣动作。本课题研究的重点是实现机械臂对目标炉渣的定位,使用红外阵列传感器和CMOS摄像头结构化标定构造出一套红外视觉定位系统。分别利用红外阵列传感器横、纵视野角分量投影法和结构光视觉单目定位法得到目标炉渣的三维坐标。对比实验结果,采用结构光视觉单目定位法实现目标定位更精确,测量误差在允许范围之内,因此选用该方法测量的结果。本课题研究的难点是解决机械臂排渣的控制算法,控制算法分为两个部分:轨迹规划和轨迹跟踪。轨迹规划算法利用五次贝塞尔曲线作为直线和圆弧排渣轨迹间的过渡,仿真实验结果显示,五次贝塞尔曲线过渡的机械臂末端轨迹更平滑,速度和加速度能够连续。本课题将改进后的MPC轨迹跟踪算法,对机械臂各关节进行伺服控制,实现关节空间内的轨迹跟踪。仿真实验证明该算法具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。在REBot-V-6R型机械臂平台上实现控制算法,实验结果...
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
皮江法冶炼镁工艺生产设备
图２．２镁冶炼还原罐排渣机器人平台示意图??２．３镁冶炼还原罐机械臂排渣装置硬件选型??镁冶炼还原罐机械臂排渣装置硬件构成如图如图２．３，包括ＲＥＢ〇ｔ－Ｖ－６Ｒ型工业机械臂、??运动控制箱、红外阵列传感器、ＣＭＯＳ摄像头、Ａｒｄｕｉｎｏ单片机和工控机构成。红外阵列传??感器通过Ｉ１Ｃ传输数据给Ａｒｄｕｉｎｏ单片机，Ａｒｄｕｉｎｏ单片机ＡＤ转换的温度值通过ＵＳＢ串口??发送给工控机。ＣＭＯＳ摄像头通过ＵＳＢ转串口将数据传输给工控机。工控机与机械臂运动??控制箱之间通过ＲＳ－２３２进行通讯。机械臂运动控制箱与ＲＥＢｏｔ－Ｖ－６Ｒ型工业机械臂之间通??过电机高速接口或编码器高速接口进行通讯。????＿＿＿＿＿＿?ＵＳＢ????红外阵列?ＨＣ、?Ａｒｄｕｉｎｏ?’十’丨．丨、??传感器?＊１单片机??，???电机／编码器???控?ＲＳ－２３２?机滅劈?Ｉ司速接「１?ＲＥＢｏｔ－Ｖ－６Ｒ??机?运动控制箱?型机械臂????ＵＳＢ?转??????ｃｍｏｓ?串?ｎ??摄像头??图２．３镁冶炼还原罐机械臂排渣装置硬件构成图??图２．４为硬件系统图，ＲＥＢｏｔ－Ｖ－６Ｒ型工业机械臂是六自由度机械臂，由六组带编码器??的伺服电机构成各关节。红外阵列传感器和ＣＭＯＳ摄像头构成红外视觉定位系统。红外阵??８??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]六自由度机械臂控制系统设计与研究[J]. 李晟锴. 长春大学学报. 2017(12)
[2]红外图像中基于多特征提取的跌倒检测算法研究[J]. 杨任兵,程文播,钱庆,章强,钱俊,潘宇骏. 红外技术. 2017(12)
[3]机器人视觉伺服控制应用研究[J]. 李庆民. 自动化应用. 2017(05)
[4]基于SIFT特征检测的图像拼接[J]. 谌颃. 哈尔滨师范大学自然科学学报. 2017(02)
[5]带有滑模观测器的多智能体一致性控制[J]. 金治群,牛玉刚,邹媛媛. 控制理论与应用. 2017(02)
[6]移动机械臂手眼关系标定及视觉伺服控制方法[J]. 杨元慧,李国栋,吴春富,王小龙,蔡小伟. 山东大学学报(工学版). 2016(05)
[7]一种基于红外热图的温度提取方法[J]. 何慧敏,杨承志,刘贺,张兴超. 计算技术与自动化. 2016(03)
[8]FPGA及DSP技术下的实况视频图像处理多种算法探究[J]. 曾志华,马小雨. 现代电子技术. 2016(16)
[9]基于视觉反馈的机械臂预测控制[J]. 杨马英,郑亚飞. 浙江工业大学学报. 2016(03)
[10]增强无人机态势感知的彩色图像融合方法[J]. 骆媛,张科,纪明. 红外与激光工程. 2016(S1)
硕士论文
[1]驱控一体化工业机器人控制系统研究及软件开发[D]. 戚祯祥.上海交通大学 2015
[2]基于计算机视觉的三维形体检测方法的研究[D]. 董雪姬.东南大学 2005
本文编号：3291972
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
皮江法冶炼镁工艺生产设备
图２．２镁冶炼还原罐排渣机器人平台示意图??２．３镁冶炼还原罐机械臂排渣装置硬件选型??镁冶炼还原罐机械臂排渣装置硬件构成如图如图２．３，包括ＲＥＢ〇ｔ－Ｖ－６Ｒ型工业机械臂、??运动控制箱、红外阵列传感器、ＣＭＯＳ摄像头、Ａｒｄｕｉｎｏ单片机和工控机构成。红外阵列传??感器通过Ｉ１Ｃ传输数据给Ａｒｄｕｉｎｏ单片机，Ａｒｄｕｉｎｏ单片机ＡＤ转换的温度值通过ＵＳＢ串口??发送给工控机。ＣＭＯＳ摄像头通过ＵＳＢ转串口将数据传输给工控机。工控机与机械臂运动??控制箱之间通过ＲＳ－２３２进行通讯。机械臂运动控制箱与ＲＥＢｏｔ－Ｖ－６Ｒ型工业机械臂之间通??过电机高速接口或编码器高速接口进行通讯。????＿＿＿＿＿＿?ＵＳＢ????红外阵列?ＨＣ、?Ａｒｄｕｉｎｏ?’十’丨．丨、??传感器?＊１单片机??，???电机／编码器???控?ＲＳ－２３２?机滅劈?Ｉ司速接「１?ＲＥＢｏｔ－Ｖ－６Ｒ??机?运动控制箱?型机械臂????ＵＳＢ?转??????ｃｍｏｓ?串?ｎ??摄像头??图２．３镁冶炼还原罐机械臂排渣装置硬件构成图??图２．４为硬件系统图，ＲＥＢｏｔ－Ｖ－６Ｒ型工业机械臂是六自由度机械臂，由六组带编码器??的伺服电机构成各关节。红外阵列传感器和ＣＭＯＳ摄像头构成红外视觉定位系统。红外阵??８??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]六自由度机械臂控制系统设计与研究[J]. 李晟锴. 长春大学学报. 2017(12)
[2]红外图像中基于多特征提取的跌倒检测算法研究[J]. 杨任兵,程文播,钱庆,章强,钱俊,潘宇骏. 红外技术. 2017(12)
[3]机器人视觉伺服控制应用研究[J]. 李庆民. 自动化应用. 2017(05)
[4]基于SIFT特征检测的图像拼接[J]. 谌颃. 哈尔滨师范大学自然科学学报. 2017(02)
[5]带有滑模观测器的多智能体一致性控制[J]. 金治群,牛玉刚,邹媛媛. 控制理论与应用. 2017(02)
[6]移动机械臂手眼关系标定及视觉伺服控制方法[J]. 杨元慧,李国栋,吴春富,王小龙,蔡小伟. 山东大学学报(工学版). 2016(05)
[7]一种基于红外热图的温度提取方法[J]. 何慧敏,杨承志,刘贺,张兴超. 计算技术与自动化. 2016(03)
[8]FPGA及DSP技术下的实况视频图像处理多种算法探究[J]. 曾志华,马小雨. 现代电子技术. 2016(16)
[9]基于视觉反馈的机械臂预测控制[J]. 杨马英,郑亚飞. 浙江工业大学学报. 2016(03)
[10]增强无人机态势感知的彩色图像融合方法[J]. 骆媛,张科,纪明. 红外与激光工程. 2016(S1)
硕士论文
[1]驱控一体化工业机器人控制系统研究及软件开发[D]. 戚祯祥.上海交通大学 2015
[2]基于计算机视觉的三维形体检测方法的研究[D]. 董雪姬.东南大学 2005
本文编号：3291972
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