眼在手外低成本机械臂智能目标抓取研究

发布时间：2021-11-05 03:31

　　如何使机器人高效、高性价比地服务于工业一直是国内外学者研究的热点。高端机械臂精度高、速度快、稳定性好但是成本昂贵,中端和低端的机械臂价格便宜但是精度、速度和稳定性都不能很好得满足需求。本课题围绕低成本的机械臂抓取系统进行研究,采用深度学习技术和强化学习技术,实现机械臂更加快速、准确和智能的抓取。本文以低成本机械臂抓取系统为课题,围绕机械臂抓取的位姿估计模块、控制器算法模块和目标检测模块的三大模块进行研究。本文在前人的基础上进行拓展,首先设计了系统的整体框架和流程,然后设计了系统的核心方案。本文以提高机械臂抓取速度、精度和智能程度为核心,针对以上三个模块进行了四个方面的设计。针对位姿估计模块,端到端的机械臂训练需要大型的数据集,本文采取了虚拟数据集和域适应的方法,降低了人工标注成本。根据位姿估计时相机相对于机械臂的位姿变化与否,本文设计了一种基于半自主标定的位姿估计方法,减少位姿估计参数的维度,在位姿估计精度略有提升的情况下,大大加快了系统的抓取速度。针对控制器算法模块,强化学习与传统控制各有特点。对于机械臂的控制,本文分析和比较了两种控制器算法。针对强化学习在进行机械臂控制时,随着步数... 

【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】：94 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

系统的硬件平台本文选用OWI-535机械臂

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文16表3-1机械臂关节角度范围表（°）数据类别基座肩肘腕测试数据-130°-130°-90°-90°-60°-90°-130°-75°数据集要求-130°-130°-90°-60°-60°-90°-130°-70°(a)机械臂组装前(b)机械臂组装后图3-2机械臂组装前后示意图(a)BisonCamNBPro拍摄的机械臂(b)LogitechC920拍摄的机械臂图3-3不同相机拍摄的机械臂示意图本系统支持笔记本电脑摄像头，笔记本自带摄像头为BisonCamNBPro，但是拍摄的图片质量与LogitechC920相机相比会有所差别，图3-3所示为BisonCamNBPro和LogitechC920拍摄图片对比，可以看出LogitechC920相机的成像效果更好，笔记本自带摄像头拍摄的图片较为模糊，机械臂有些发虚。LogitechC920拍摄的照片相对更加清晰，真实。针对这两张图片，本文认为是相机参数范围差异导致的图片成像质量不同，因此本文分析了两款相机不同的的参数范围，如表3-2所示。由两个相机的参数范围可以看出，相机分辨率都是640x480，速度都是30帧每秒，但是图片效果不同，可以认为是两个相机亮度、饱和度、对比度和清晰度范

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文16表3-1机械臂关节角度范围表（°）数据类别基座肩肘腕测试数据-130°-130°-90°-90°-60°-90°-130°-75°数据集要求-130°-130°-90°-60°-60°-90°-130°-70°(a)机械臂组装前(b)机械臂组装后图3-2机械臂组装前后示意图(a)BisonCamNBPro拍摄的机械臂(b)LogitechC920拍摄的机械臂图3-3不同相机拍摄的机械臂示意图本系统支持笔记本电脑摄像头，笔记本自带摄像头为BisonCamNBPro，但是拍摄的图片质量与LogitechC920相机相比会有所差别，图3-3所示为BisonCamNBPro和LogitechC920拍摄图片对比，可以看出LogitechC920相机的成像效果更好，笔记本自带摄像头拍摄的图片较为模糊，机械臂有些发虚。LogitechC920拍摄的照片相对更加清晰，真实。针对这两张图片，本文认为是相机参数范围差异导致的图片成像质量不同，因此本文分析了两款相机不同的的参数范围，如表3-2所示。由两个相机的参数范围可以看出，相机分辨率都是640x480，速度都是30帧每秒，但是图片效果不同，可以认为是两个相机亮度、饱和度、对比度和清晰度范

【参考文献】：
期刊论文
[1]机器人技术的发展与应用综述[J]. 秦汉.  赤峰学院学报(自然科学版). 2017(23)



本文编号：3476985