基于视觉的机械臂伺服系统研究

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现代社会的不断进步使得人工智能逐渐大众化,智能伺服机器人的兴起是时代化经济发展的产物,大众对服务业越来越苛刻的需求,使得服务型机器人得以被广泛的研究和制造。服务型机器人的身上装有机械手臂,可以对其进行任意操作。当在其探触范围内时,他会根据所获得的数据信息及时做出相应的反应;当无法接收到周围环境信息时便无法做出回应。于是人们迫切需要一种新型的服务型机器人来帮助他们完成越来越复杂的任务。综上所述,我们需要立体视觉型的机器人来通过感官获知周边情况并及时做出相应操作。这对服务型机器人在今后的科研及发展方面大有裨益。本文旨在构建端点闭环(ECL: Endpo int.C lose.Loop)系统,其原理就是在工作空间内,设定摄像机并对采集到的目标图像进行处理,引导机器人的机械手臂来追踪服务目标的定位服务操作。研究的主要内容包含有:(1)研究机器人关节连杆关系、自由度、位姿描述法等运动学基础知识。讨论了如何利用Denavit和Hartenberg提出的D H法推导六自由度机械臂的运动学正、逆解,并推导出代表机械臂关节速度与操作速度关系的雅克比矩阵;(2)根据实验结果探明目标位置的跟踪方法,此时会综合考量空间立体视觉。实验机器采用空间立体摄像机,对于相对运动状态下的目标进行跟踪,提取其运动数据,并依据视差原理精确计算目标的空间位点,进而得出目标位势的跟踪方法;(3)根据空间立体摄像机对相对运动状态下的目标进行跟踪所提取的运动数据,提出视觉伺服的系统控制方法,主要是利用手眼(Eye-to-hand)架构进行研究。采用Matlab建模,后续提出相应控制的方法,对实体进行运用;(4)为得到仿真模型的计算结果,使用了预测控制方法。将该方法改进后能在空间内对机器人的操作手臂进行精确跟踪,准确控制。实验结论显示,该方法可以最大程度的限制外界干扰,并且受其他因素影响很小。
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