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移动机械臂由于同时具有移动功能和操作功能,已成为移动机器人领域的研究热点。无论对于结构化环境中的工业机器人,还是融入人类生活环境的服务机器人,移动机械臂的自主抓取和协调搬运都具有重要的研究价值和广阔的应用前景。本文针对移动机械臂的系统设计、自主抓取和协调搬运方法开展研究,论文的主要内容如下: 首先,介绍了移动机械臂的研究背景与研究意义,对移动机器人路径规划、机械臂的控制、机器人视觉系统及控制方法进行了综述,阐述了移动机械臂的研究现状,并对论文内容和结构做了介绍。 其次,设计并实现了移动机械臂系统,包括移动平台、机械臂的机构设计、控制系统的软硬件设计,并给出了多移动机械臂通讯的信息结构。 第三,开展了基于模糊趋近的移动机械臂目标趋近与抓取的研究,设计双输入单输出模糊控制器,将嵌入式视觉所获取图像信息的相关处理结果作为模糊控制器的输入,通过模糊控制器实现移动平台对目标的趋近。当移动机械臂距目标较近时,基于视觉信息进行位姿调整,直至目标在其可操作范围内,而后基于逆向运动学实施目标抓取。 第四,面向移动机械臂在障碍物环境下的抓取任务,提出一种移动机械臂在自身及环境约束下基于Bezier路径规划的自主抓取方法。根据移动机械臂的本体参数、当前位姿和目标信息,选取合适的控制点,进而规划出一系列可行的Bezier路径,并以路径长度和曲率为评价标准进行最优路径的选取,且在趋近过程中路径受环境影响时更新路径。伴随着移动机械臂对目标的趋近,机械臂的姿态实时调整以使得目标在摄像头的视野范围内,同时给出目标丢失的机械臂搜索策略。在移动机械臂较近距离的精确调整结束后,基于逆向运动学和图像匹配实施目标抓取。 第五,针对未知环境下多移动机械臂的协调搬运问题,提出一种基于设定搬运模式的协调搬运策略。根据多移动机械臂系统的几何布局,获取系统的初始信息,结合物体和系统的约束,定义了缺省模式、缩进模式和倾斜模式三种协调搬运模式。引入多尺度通道的概念,在多移动机械臂系统运动过程中,结合环境信息和任务需求,综合搬运模式、通道长度、通道方向与目标方向的夹角,以及环境障碍物的影响等指标进行综合评价,做出当前环境下的最优决策。 最后,对本文工作进行了总结,并指出了需要进一步开展的研究工作。