文档介绍：中国科学院自动化研究所
硕士学位论文
机器人视觉测量与控制研究
姓名:涂志国
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:谭民
20040628
摘要本文是在国家高技术研究发展计划计划魅思际踔魈庀钅俊耙巳嘶臂操作型服务机器人”和中科院知识创新工程项目“基于开放式机器人控制器的结构光视觉伺服控制”资助下开展的研究工作。主要针对机器人视觉测量、弧焊制系统的体系结构和发展趋势,并对本文的选题背景和主要研究内容做了介绍。构光的双目视觉测量系统,并分析了产生视觉测量误差的原因。研制了一套基于视觉控制的弧焊机器人系统。该系统采用了基于结构光的双目视觉测量方法,能够自动识别和跟踪焊缝轨迹,焊接控制模块能够自动启动或停止焊接任务,实验结果表明了该方法的有效性。设计并实现了宜人化机器人头部控制子系统。在分析宜人化操作机器人系统结构和功能的基础上,采用模块化的设计方法,开发研制了宜人化机器人头部,重点讨论了机器人的视觉控制、视觉监控和语音控制模块。最后,本文对所取得的研究成果进行了总结,并指出了需要继续开展的工作。关键词:视觉测量,视觉控制,视频监控,弧焊机器人,宜人化机器人机器人视觉控制系统、宜人化机器人头部子系统以及相关软件设计方法等内容进行了研究。论文首先介绍了机器人视觉控制技术的应用情况,讨论了机器人视觉伺服控讨论了机器人的视觉测量方法,给出了一种双目视觉测量系统和一种基于结中国科学院自动化研究所硕士学位论文
.瞖∽簐篐,,.,瑅—.—﹗琲..瑆
签名::垂&国签名:螅塾关于论文使用授权的说明独创性声明如争占.;、使用学位论文的规定,即:中国科学院自C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人声明所成交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确地说明并表示了谢意。动化研究所有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅:可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。导师签名:日
第一章绪论视觉控制在机器人技术中的应用随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展,机器人技术也得到了快速发展。除工业机器人水平不断提高之外,人类的活动领域也不断扩大,机器人技术由原来主要应用在工业制造领域而发展到各行各业中,从而产生了各种不同的机器人,例如,水下机器人、空间机器人、核工业机器人、地下机器人、医用机器人、建筑机器人以及军用机器人等;魅说难芯糠较蛞渤智能化、多样化和网络化等方向发展。因此,如何提高机器人的智能和适应性,对于不断拓展机器人的应用领域,提高生产效率和方便人们的日常生活和工作具有极大的意义。在当今网络信息化高速发展的时候,机器人的研究与应用范围也因为网络的传播变得越来越深入,而且很多研究人员都把网络当作机器人控制中传递控制信息,实现数据交换的一个重要途径和手段,从而也产生了基于因特网的机器人控制、操作和监控等。在人的各个感觉器官中,视觉是最重要的,据不完全统计,人的视觉细胞数量约在数量级的畏剑忍跸赴喽П叮瞧し舸ゾ跸赴囊话俣倍。因而可以说,人类从外界获取的信息有%是依靠眼睛得到的。同样地,如何让机器人具有视觉功能在机器人技术研究中也占非常重要的地位,视觉也是使得机器人更加拟人化必不可少的传感信息。二十世纪八十年代以来,机器人视觉在工业机器人、移动机器人等领域得到了广泛的应用。计算机工业水平的飞速提高以及人工智能、模式识别、并行处理和神经元网络等学科的发展,更促进了机器人视觉系统的实用化和许多复杂视觉过程的研究。所以,研究机器人的视觉功能和基于机器人视觉技术的伺服控制系统具有重要的意义自从把视觉技术应用到机器人控制中以来,视觉控制技术得到了很大发展,其应用领域越来越广泛。年拢琂┦坷没魅酥滞成了世界上第一例具有腹腔镜检查的胆囊切除手术【浚缤疾所示,机器人手臂被安装在手术台的导轨上,通过安装在另一端的腹腔镜把手术需要的信息传给医生,帮助医生完成手术任务。文献【恳步樯芰艘恢滞饪埔接镁纷⑸浠人系统,该系统是由视觉全局定位模块,微型机器人模块以及放射线注射针模第一章绪论
动机器人,该机器人安装有一个需要标定参数的摄像机,为待感知的周围环境块组成,除了可以单独利用操作杆控制并且易于在各个手术室工作以外,也可以利用基于图像导航的计算机控制来达到这个目的,如图卜樯芰艘个机器人系统,如图卜孟低持饕2糠质且桓霭沧坝衶机的微型机器人,重量大约俗笥遥ü桓鲋С虐灏沧霸诩顾璧哪┒