基于图像识别的机械手臂轨迹规划研究
发布时间:2021-11-22 11:10
近年来机械手臂的发展日新月异,这也推动着自动化码头的建设,而锁销因其自身难以识别和拆卸的原因,一直是码头自动化发展道路上的一道瓶颈。本文研究了机械手臂相关的图像识别以及轨迹规划理论和方法,分别完成了锁销识别和拆装的工作。主要研究内容有:针对机械手臂的运动学方程推导问题,采用D-H(DenavitHartenberg)建模方法,建立正运动学模型,并运用代数法反推出其逆运动学模型,利用Matlab软件建立机械手臂的三维仿真模型,验证其正、逆运动学方程的准确性。针对锁销识别问题,将深度学习中的CNN应用到锁销识别上,用实验数据验证了CNN模型的有效性,后为了防止梯度因模型的加深而消失,在CNN的基础上加入残差连接,提出ResNet模型并引入LRN机制,进一步提高特征提取的效率,在相同的数据集上进行测试,验证ResNet模型比传统CNN模型,锁销图像识别率更高,误识别率更低。在机械手臂轨迹规划问题上选取了关节空间法作为研究对象,然后分别采用三次多项式和五次多项式方法在MATLAB软件中仿真,针对轨迹不平滑的问题先提出两断带中点三次多项式轨迹规划方法并验证其可行性,最后提出多段带中点的五次多项式...
【文章来源】:上海电机学院上海市
【文章页数】:88 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
国外各Fig.1-1Mechanicalarm
上海电机学院硕士学位论文-4-于工业机器人的需求日益增强。特别是近五年,国内制造业模式面临着从粗放到精细的转型,使得我国的工业机器人需求量暴增,一跃成为世界最大的机器人市场[17]。图1-22009-2020年中国工业机器人销量Fig.1-2China"sindustrialrobotsalesfrom2009to2020图1-32012-2017年中国工业机器人市场规模走势及预测(亿美元)Fig.1-32012-2017China"sindustrialrobotmarkettrendandforecast(US$100million)总体来看,我国工业机器人的研究不论是在理论还是应用上都和工业发达国茶差距明显[18]。其一就是就是核心技术,我们的机器人生产几乎都是安排先进机器人进行仿制,然而核心技术无法仿制,因此我们自主生产的机器人问题多,性能差;其二就是机器人内部的各精密部件几乎全都依赖进口,使得国内几乎只完成机器人的组装部分,因此造成成本高、利润低的困境;其三就是国内机器人的生产量很小,目前国内只有上海、深圳、沈阳等地区有机器人制造企业,而国内0.551.52.262.33.666.869.214.2715.1216.4417.7519.070510152025销量(万台)
上海电机学院硕士学位论文-9-第二章机械手臂的运动学分析2.1引言本文利用洋山四期自动化码头岸桥中转平台上的拆锁机器人进行实验,如图2-1所示,每一个中转平台上有4到8个不等的机器手臂,其末端安装拆卸锁销用的夹具,整个平台包含机器手臂和中央控制器。本章主要研究机械手各关节变量与其末端执行器的位置姿态关系,运动学正解就是已知各关节角度求机械手位姿,反之为逆解。首先需要建立关节坐标系,目前有D-H法[33]、五参数法等,本文采用D-H法。2.2硬件设备本文选用的ABB机械手臂型号为IRB2400,IRB2400是全球应用最广的工业机器人,其额定负载为20KG,轴数为6,工作半径为1550mm,重复精度小于±0.03mm。该机器人坚固耐用,使用零部件数量降至最少,可靠性强、维护间隔时间长,适应码头的恶劣环境。图2-2为带夹具机械手臂模型图,图2-3为典型锁销图片。图2-1洋山码头的机械手臂Fig.2-1ThemechanicalarmofYangshanPier
【参考文献】:
期刊论文
[1]基于主动变道策略的汽车紧急避障系统研究[J]. 段婷婷,吕冬慧,陈宽,胡顺堂,王毓. 时代汽车. 2019(12)
[2]基于五次多项式模型的自主车辆换道轨迹规划[J]. 闫尧,李春书,唐风敏. 机械设计. 2019(08)
[3]工业机器人发展综述[J]. 冯旭,宋明星,倪笑宇,马立勇,王少雷. 科技创新与应用. 2019(24)
[4]“工业4.0”时代德国汽车产业发展能力及其驱动因素研究——以全球第四大汽车集团为例[J]. 高同彪,刘云达. 工业技术经济. 2019(08)
[5]单起升岸边集装箱起重机的锁销自动拆装工艺[J]. 赵永新,张建. 港口科技. 2019(06)
[6]机器视觉研究与发展综述[J]. 宋春华,彭泫知. 装备制造技术. 2019(06)
[7]采用D-H参数法的Delta机器人扣眼缝制研究[J]. 王晓华,高盼,平丽华,柯莉红. 单片机与嵌入式系统应用. 2019(05)
[8]码头集装箱锁销自动化拆装技术研究[J]. 陆拥军. 港口装卸. 2019(02)
[9]集装箱码头锁销自动化拆装视觉定位系统研究[J]. 陆拥军. 港口装卸. 2019(01)
[10]基于运动控制和频域分析的移动机器人能耗最优轨迹规划[J]. 高志伟,代学武,郑志达. 自动化学报. 2020(05)
本文编号:3511568
【文章来源】:上海电机学院上海市
【文章页数】:88 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
国外各Fig.1-1Mechanicalarm
上海电机学院硕士学位论文-4-于工业机器人的需求日益增强。特别是近五年,国内制造业模式面临着从粗放到精细的转型,使得我国的工业机器人需求量暴增,一跃成为世界最大的机器人市场[17]。图1-22009-2020年中国工业机器人销量Fig.1-2China"sindustrialrobotsalesfrom2009to2020图1-32012-2017年中国工业机器人市场规模走势及预测(亿美元)Fig.1-32012-2017China"sindustrialrobotmarkettrendandforecast(US$100million)总体来看,我国工业机器人的研究不论是在理论还是应用上都和工业发达国茶差距明显[18]。其一就是就是核心技术,我们的机器人生产几乎都是安排先进机器人进行仿制,然而核心技术无法仿制,因此我们自主生产的机器人问题多,性能差;其二就是机器人内部的各精密部件几乎全都依赖进口,使得国内几乎只完成机器人的组装部分,因此造成成本高、利润低的困境;其三就是国内机器人的生产量很小,目前国内只有上海、深圳、沈阳等地区有机器人制造企业,而国内0.551.52.262.33.666.869.214.2715.1216.4417.7519.070510152025销量(万台)
上海电机学院硕士学位论文-9-第二章机械手臂的运动学分析2.1引言本文利用洋山四期自动化码头岸桥中转平台上的拆锁机器人进行实验,如图2-1所示,每一个中转平台上有4到8个不等的机器手臂,其末端安装拆卸锁销用的夹具,整个平台包含机器手臂和中央控制器。本章主要研究机械手各关节变量与其末端执行器的位置姿态关系,运动学正解就是已知各关节角度求机械手位姿,反之为逆解。首先需要建立关节坐标系,目前有D-H法[33]、五参数法等,本文采用D-H法。2.2硬件设备本文选用的ABB机械手臂型号为IRB2400,IRB2400是全球应用最广的工业机器人,其额定负载为20KG,轴数为6,工作半径为1550mm,重复精度小于±0.03mm。该机器人坚固耐用,使用零部件数量降至最少,可靠性强、维护间隔时间长,适应码头的恶劣环境。图2-2为带夹具机械手臂模型图,图2-3为典型锁销图片。图2-1洋山码头的机械手臂Fig.2-1ThemechanicalarmofYangshanPier
【参考文献】:
期刊论文
[1]基于主动变道策略的汽车紧急避障系统研究[J]. 段婷婷,吕冬慧,陈宽,胡顺堂,王毓. 时代汽车. 2019(12)
[2]基于五次多项式模型的自主车辆换道轨迹规划[J]. 闫尧,李春书,唐风敏. 机械设计. 2019(08)
[3]工业机器人发展综述[J]. 冯旭,宋明星,倪笑宇,马立勇,王少雷. 科技创新与应用. 2019(24)
[4]“工业4.0”时代德国汽车产业发展能力及其驱动因素研究——以全球第四大汽车集团为例[J]. 高同彪,刘云达. 工业技术经济. 2019(08)
[5]单起升岸边集装箱起重机的锁销自动拆装工艺[J]. 赵永新,张建. 港口科技. 2019(06)
[6]机器视觉研究与发展综述[J]. 宋春华,彭泫知. 装备制造技术. 2019(06)
[7]采用D-H参数法的Delta机器人扣眼缝制研究[J]. 王晓华,高盼,平丽华,柯莉红. 单片机与嵌入式系统应用. 2019(05)
[8]码头集装箱锁销自动化拆装技术研究[J]. 陆拥军. 港口装卸. 2019(02)
[9]集装箱码头锁销自动化拆装视觉定位系统研究[J]. 陆拥军. 港口装卸. 2019(01)
[10]基于运动控制和频域分析的移动机器人能耗最优轨迹规划[J]. 高志伟,代学武,郑志达. 自动化学报. 2020(05)
本文编号:3511568
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