基于机器视觉的桌面型机械臂的研究及应用

发布时间：2023-04-29 05:50

　　随着机械臂在工业领域多年的研究与发展,获得众多突破性成果。工业机械臂在工作生产中因高效率,低成本等优点得到广泛的应用。不同于工业中较为密闭、单调的工作环境,桌面机械臂在人机环境下的智能交互面临着诸多挑战。桌面机械臂多应用在家庭、教学环境中,环境复杂度较高,物体形状多样性,且大小不一,具有较强的不确定性。在复杂场景中,多个目标物体任意堆积放置,对机械臂的智能识别和抓取提出了更高的要求。与普通工业机械臂相比,桌面机械臂具备占用空间小、价格低廉、人机交互等特点。为更好地实现机械臂人机交互,本文主要研究内容及成果如下:1)本课题主要采用模块化设计,以树莓派作为核心控制板,设计中间件代码、电机控制板。确保机械臂准确移动,实现对化学实验室桌面试剂抓取。2)为桌面机械臂添加化学试剂瓶识别定位功能:目前生产生活中存在诸多应用框架实现机器视觉,根据化学实验台工作空间狭小与试剂摆放空间复杂度较高等特点,搭建合适的视觉平台,提高系统识别率,确保系统准确高效完成对试剂瓶动作是本文研究的重点。本课题主要采用Faster R-CNN区域目标检测算法,实现系统对化学试剂瓶的快速识别,结合张氏标定法和手眼标定法实现系...

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 课题研究意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 机械臂发展历程
        1.3.2 视觉识别系统的发展现状
        1.3.3 化学实验室管理现状
    1.4 本文研究内容和工作安排
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 章节安排
    1.5 本章小结
2 机械臂驱动系统
    2.1 机械臂结构
    2.2 驱动系统设计
        2.2.1 电机驱动系统
        2.2.2 舵机控制
    2.3 本章小结
3 目标区域识别算法
    3.1 常见的区域识别算法
        3.1.1 R-CNN算法
        3.1.2 SPP-Net算法
        3.1.3 Fast R-CNN算法
    3.2 Faster R-CNN算法
        3.2.1 Faster R-CNN原理
        3.2.2 RPN网络结构
    3.3 本章小结
4 桌面型机械臂视觉系统
    4.1 框架选择及算法流程
    4.2 Faster R-CNN模型优化
        4.2.1 制作训练集
        4.2.2 RPN网络
        4.2.3 损失评估
    4.3 目标检测结果分析
    4.4 空间定位
        4.4.1 成像原理
        4.4.2 张正友标定方法
        4.4.3 手眼标定
    4.5 本章小结
5 桌面型机械臂信息管理系统
    5.1 标签文字信息识别
        5.1.1 文字识别
        5.1.2 文字信息过滤
    5.2 管理系统
        5.2.1 数据库模型
        5.2.2 信息可视化
    5.3 本章小结
6 桌面型机械臂系统测试
    6.1 目标识别系统测试
    6.2 信息管理系统测试
    6.3 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
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本文编号：3805295