基于手势识别的装配机器人控制系统研发

发布时间：2017-05-28 19:12

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【摘要】：随着机器人控制技术的快速发展,各种机器人已广泛应用于工业、农业、科研、教育以及人们的生活等诸多领域。但目前机器人的操控方式却较单调,现有的操控基本上是通过人机界面、示教器、遥控器来实现的,人与机器人交互不够自然直接。一些需要人机协作完成的任务如机器人示教,爆破机器人爆破等,这些靠传统的方式完成不了或完成效率低。因此,研发基于自然手势来控制机器人的系统不仅有相当大的实际应用价值,同时也具有理论研究意义。在搜集和分析了国内外手势识别和工业机器人控制系统的相关研究资料和研究成果的基础上,研发了一种基于手势识别的装配机器人控制系统,该系统实现了通过自然手势控制装配机器人完成一系列动作,进而对机器人进行示教的功能。本文主要研究内容如下：(1)基于手势识别的装配机器人控制系统的总体设计首先介绍了基于手势识别的装配机器人的工作原理及控制系统应具有的功能,设计了系统的总体结构框图,并对系统中的各个功能模块进行介绍。(2)基于手势识别的装配机器人控制系统的硬件设计根据系统的硬件总体设计要求以及体系结构中的功能和性能要求,完成了对信息处理子系统和装配机器人子系统所需硬件的设计和选型。(3)基于Leap Motion的手势识别设计了基于Leap Motion体感传感器的手势识别方法,包括静态手势识别和动态手势识别,重点分析详解了基于Leap Motion的动态手势识别算法。(4)控制系统的软件设计及测试仿真首先介绍了系统的软件开发环境,接着根据控制系统工作原理,设计了系统的主程序。然后,对系统主程序流程中的各个子程序进行了设计,并给出了部分子程序的关键代码。最后利用OpenGL对手势控制装配机器人进行3D仿真,验证系统的可行性,并进行运动和串口通讯测试。最后总结了全文,列举出了本文的研究成果和创新之处,在本文研究成果的基础上,指出了优点和不足,也提出了对未来的展望。
【关键词】：Leap Motion 手势识别 装配机器人 控制系统
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41;TP242
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 课题的研究背景和意义13-14
• 1.2 国内外手势识别研究现状及分析14-16
• 1.3 国内外工业机器人控制系统研究现状及分析16-17
• 1.4 本文主要研究内容及章节安排17-19
• 1.4.1 本文的主要研究内容17-18
• 1.4.2 章节安排18-19
• 第二章 基于手势识别的装配机器人控制系统总体设计19-23
• 2.1 引言19
• 2.2 基于手势识别的装配机器人的工作原理19-21
• 2.3 控制系统的功能要求21
• 2.4 基于手势识别的装配机器人控制系统体系结构设计21-22
• 2.5 小结22-23
• 第三章 基于手势识别的装配机器人控制系统硬件设计23-36
• 3.1 引言23
• 3.2 控制系统的性能要求23-24
• 3.3 手势检测装置的选型24-26
• 3.4 信息处理系统的硬件设计26-29
• 3.4.1 显示装置的选型26-27
• 3.4.2 信息处理器的选型27-29
• 3.5 装配机器人系统的硬件设计29-35
• 3.5.1 运动控制器的选型30-31
• 3.5.2 电机的选型31-33
• 3.5.3 驱动器的选型33-35
• 3.6 小结35-36
• 第四章 基于Leap Motion的手势识别36-47
• 4.1 引言36
• 4.2 静态手势识别36-40
• 4.2.1 模板匹配法37
• 4.2.2 神经网络法37-38
• 4.2.3 基于Leap motion的静态手势识别38-40
• 4.3 动态手势识别40-46
• 4.3.1 基于视觉的动态手势识别40-41
• 4.3.2 基于Leap Motion的动态手势识别41-42
• 4.3.3 基于HMM的动态手势识别42-46
• 4.4 小结46-47
• 第五章 控制系统的软件设计及测试仿真47-66
• 5.1 引言47
• 5.2 软件开发环境47
• 5.3 系统主程序设计47-49
• 5.4 系统子程序设计49-61
• 5.4.1 滤波去噪子程序49-51
• 5.4.2 手势识别子程序51-54
• 5.4.3 控制指令生成子程序54-57
• 5.4.4 通讯子程序57-60
• 5.4.5 运动控制子程序60-61
• 5.5 界面设计61-63
• 5.6 测试和仿真63-65
• 5.6.1 运动测试63
• 5.6.2 串口通信测试63-64
• 5.6.3 3D仿真64-65
• 5.7 小结65-66
• 总结66-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文70-72
• 致谢72

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本文编号：403297