文档介绍：双目立体视觉运动平台的动力学仿真分析
摘要：本文参考赫尔姆霍茨模型，利用UG设计了含有三自由度的双目立体视觉运动平台，并采取ADAMS软件对该平台进行了动力学仿真分析。
关键词：立体视觉；运动平台；ADAMS
一、引言
伴随信息、处理、计算机技术的发展，大家对于机器能够仅仅获取以部分平面的二维视觉信息越来越不满意，大家设想借助计算机的技术，能使机器人真正能“看到”出色的三维世界。计算机技术、视觉传感器技术、摄像技术和立体视觉理论的发展，利用视觉传感器来获取环境图像，并用计算机实现对视觉信息的处理，从而形成立体视觉，逐步使这一设想变成现实[14]。本文采取了现在我国外进行机电一体化系统设计时最常见的虚拟样机技术，基于3D数字化设计平台UG，采取赫尔姆霍茨模型作为参考设计了一个新型的含有三自由度的双目立体视觉运动平台，图1所表示。
二、运动学仿真验证立体视觉运动平台的运动空间范围
运动学仿真的目标是为了验证立体视觉运动平台动力模型建模的合理性，检验运动自由度范围是否达成设计指标中要求的“眼睛”左右偏航运动空间范围（±60o）、“头部”俯仰运动空间范围（±45o）。同时经过运动学仿真，还能够检验视觉运动平台动力模型各个部件的之间有没有产生运动碰撞干涉。本文采取机械系统动力学自动分析软件ADAMS对运动平台进行运动仿真分析[5]。
经过运行运动学仿真，能够得悉各个自由度的运动空间范围以下：
（一）左偏航极限±60度、右偏航极限±60度、俯仰极限±45度位置，图2所表示
（三）没有发生偏航运动，仰视极限负45度位置，图4所表示
偏航和俯仰运动各个自由度运动范围曲线图图5，图6，图7所表示。从上面各个极限位置、偏航和俯仰运动各个自由度运动空间范围曲线图能够观察到部件之间没有产生运动碰撞干涉现象，各个自由度的运动空间范围达成了设计的要求，从仿真结果也能够看出本运动平台运动空间范围广，验证了本视觉运动平台达成了运动功效的要求，说明本立体视觉运动平台的机械系统结构设计是合理的，这为通常机器人立体视觉运动平台的机械结构设计提供实用的改善和参考依据。
三、驱动电机的输入扭矩分析
要验证选择的驱动电机的输入扭矩是否够，那么要测量俯仰电机和偏航电机的扭矩。在立体视觉运动平台中，电机关键是要克服转动过程中转动头和摄像机等运动部件的负载转矩。运动部件的负载扭矩在ADAMS中经过测量扭矩的方法测量出来，以下图8，图9分别是偏航电机和俯仰电机的负载扭矩。
经过图8和图9，能够知道偏航和俯仰电机的负载是时间连续曲线。当偏航或俯仰运动到极限点时，驱动电机要进行变向运行，负载扭矩的方向也发生改变而出现突变拐点，拐点的值便是负载扭矩最大值，能够得悉选择的电机的扭矩是足够的。仿真结果对双目立体视觉运动平台的控制系统的性能定性分析提供了一个评价手段。
四、结