面向非规则目标的3D视觉引导抓取方法及系统研究

发布时间：2023-08-15 19:10

　　随着人口老龄化的加剧和智能化技术的提升,使得工业机器人市场与产业迅猛扩展。机械臂作为机器人领域中典型的一种机械装置,在工业、医疗、文娱等领域有着广泛的应用。抓取是机械臂执行的最重要的任务,是分拣、装配、上料、焊接、喷涂、手术等机器人自动化过程中的关键的技术。工业、医疗场景,对机械臂抓取的鲁棒性、抓取精度、对复杂环境的适应能力都有很高的要求。本文以散乱堆叠小物体为研究对象,围绕机械臂的抓取系统搭建、3D物体重建、点云识别定位与机械臂控制技术展开研究,提出了一种对非规则目标的3D视觉引导抓取系统,完成对非规则目标进行可靠、快速和精确抓取。本文主要的研究内容和贡献包括:针对散乱堆叠小物体的工业抓取需求,搭建了稳定可靠的机械臂抓取系统,针对不同的抓取场景需求,设计了基于固定平台的面结构光抓取系统与基于传送平台作业的线结构光抓取系统。系统可分为立体视觉模块、点云处理模块和抓取控制模块。在立体视觉模块,采用面结构光与线结构光的方法实现目标三维重建,并建立3D模板库。点云处理模块对获取的点云进行去噪之后,运用模板匹配算法将标准模板与预处理后的场景点云进行配,得到匹配参数后,利用手眼标定参数计算出机器...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 视觉传感技术
        1.2.2 位姿估计技术
        1.2.3 机械臂抓取技术
    1.3 本文的主要研究内容
    1.4 论文的组织
第2章 基于3D视觉的机械臂抓取系统设计
    2.1 系统硬件设计
        2.1.1 视觉模块硬件选型
        2.1.2 抓取模块硬件选型
        2.1.3 系统硬件设计
    2.2 系统软件设计
    2.3 本章小结
第3章 系统参数标定及误差分析
    3.1 结构光模块标定
        3.1.1 单目相机标定
        3.1.2 线结构光系统标定
        3.1.3 面结构光系统标定
    3.2 机械臂标定
        3.2.1 TCP标定
        3.2.2 手眼标定
    3.3 标定实验和结果分析
    3.4 本章小结
第4章 基于结构光的场景快速三维重建
    4.1 结构光分类及原理
    4.2 线结构光三维重建
        4.2.1 激光条纹中心线提取
        4.2.2 线结构光三维重建
    4.3 面结构光三维重建
        4.3.1 面结构光编码
        4.3.2 面结构光解码
        4.3.3 面结构光三维重建及结果分析
    4.4 本章小结
第5章 基于三维点云和图像信息的目标检测方法
    5.1 模板库建立
    5.2 点云滤波去噪
    5.3 模板匹配
    5.4 本章小结
第6章 实验结果分析
    6.1 位姿估计
    6.2 机械臂抓取实验与误差分析
    6.3 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3842107