基于视觉的Delta机器人抓取系统研究与开发

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随着机器人技术的快速发展,机器人在各个领域的应用越来越广泛,近年来一种以并联为基础的Delta机器人快速的进入人们的视野,其中最典型的是空间三自由度移动并联机器人,具有速度快、精确高、效率快、重量轻等特点。机器视觉技术给传统工业带来了深刻的变革。工业分拣作为机器视觉技术中一项成熟的应用,尤其体现了这一变化。装备了视觉识别的设备已被广泛的应用于食品药品生产、芯片制造、机械加工等领域。  本课题在对分拣系统需求分析的基础上,从硬件和软件两方面对基于Delta机构的视觉抓取系统作了较为完整的研究。主要的研究内容如下:  对抓取系统进行了需求分析,制定了系统的总体控制方案。设计了机器人抓取系统与视觉系统,完成机器人部分本体的搭建,传送系统设计与搭建,控制柜的设计,电机的选型等工作。在对镜头、相机和光源进行了分析的基础上根据分拣需求给出了具体的选型。  建立了Delta机构简化模型和坐标系。基于矢量法和空间机构学利用向量关系,推导了Delta机构的运动学方程和正、逆解求解方程,并使用MATLAB对正逆解进行了验证。使用一阶运动影响系数,推导了Delta机构的运动学的雅克比矩阵,求解机构的速度与加速度的表达式。开发了相机与机器人之间的标定模块。最终在CODESYS中实现了对功能块的开发与机器人控制软件的设计。  采用C#作为开发工具,开发了基于图像处理软件Halcon动态链接库的视觉处理软件,完成对摄像机的快速标定、对目标物体的识别与处理、数据传输任务;定位算法方面,分析了视觉技术中发展比较成熟的“阈值分割”,“边缘提取”,“曲线拟合”,“区域特征提取”,“边缘检测”等技术,开发了针对特征点定位提取算法。
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