基于机器视觉的协作机器人洗车技术研究

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近年来,随着我国社会和经济的快速进步和发展,汽车的保有量也随即增多,洗车产品行业也得到了强有力的推广和发展。考虑到我国传统的洗车服务方式不仅会浪费大量的饮用水资源,而且由于工人的劳动强度大,耗时耗力。因此,为了进一步提高智能化洗车效率,实现机器人智能化的洗车,对基于机器视觉的洗车机器人系统进行了研究。本文采用工业相机采集汽车轮廓照片,并对其图像进行处理。首先将各坐标系建立联系,得到了汽车图像像素坐标与机器人工具坐标系的关系以方便定位;对二维图像采取SIFT特征提取并进行特征点的匹配和筛选,最终得到汽车的稀疏点云;最后通过逆向工程技术对汽车的稀疏点云进行降噪、去除无关点、填充等操作,最终转化成汽车的三维曲面模型。在洗车机器人工作站中,机器人的稳定性是洗车任务的前提。本文根据机器人各关节参数对其进行D-H参数标定,并对机器人进行仿真建模以及正逆运动学求解验证机器人建模的正确性。对机器人末端进行五次多项式插值轨迹规划,最后融合5次B样条曲线对运动过程中出现的突变进行优化,得出的关节角度、关节角速度、关节角加速度曲线连续光滑,有效降低了协作机器人的机械冲击和振动。利用Solid Works对机器人工作站进行建模,将建立的工作站导入到Delmia中进行轨迹仿真。建立各运动机构之间的联系,通过模仿机器人实际情况下洗车作业,排查出洗车过程中可能会发生碰撞点,得到运动轨迹程序。为了提高洗车机器人工作站的自动化程度和工作效率,通过介绍洗车机器人工作站系统中各部分的信息传递关系来解释系统界面构建方案。对西门子840DSL数控系统进行了简单介绍,并结合构建方案对西门子840DSL数控系统进行二次开发,制作了洗车机器人工作站系统的操作界面。本文研究的机器人洗车技术,主要包括机器视觉技术、建模仿真技术、离线编程技术和系统二次开发技术。设计了一套合理的机器人洗车系统,保证机器人稳定性的同时,通过系统的实时控制,使机器人洗车系统能够按照定制的洗车流程稳定工作,对发展智能洗车具有重要意义。
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