随着材料和科学技术的进步,工程领域正在推出重量轻、体积小、性能高的产品,使得机器人系统更加智能化。追求更紧凑、更柔性的结构使得系统具有更大的灵活性,但同时也带来了棘手的控制问题。伴随着计算机和图像处理技术的发展,机器视觉技术在振动检测中的应用也越来越普遍。机器视觉可以分为单目、双目和结构光。单目视觉通过单目相机来获取外部信息,它可以获得二维的平面信息,却无法感知三维的深度信息。双目立体视觉可以实现同时多点测量,且获取的振动信息更丰富。然而,当被测物表面特征不明显时,其使用受到一定程度限制。线结构光视觉测量综合相机和线结构光二者的特点,具有较高的检测精度、较强的抗干扰能力、获取信息量丰富及非接触式测量等优点。本文主要从机械臂动力学建模、基于线结构光技术的振动检测及振动主动控制三方面展开研究。首先,分析了悬臂梁的振动特性;通过假设模态法和拉格朗日方程求取了双关节刚柔耦合机械臂的动力学方程,为下文的振动测量与控制提供理论依据。其次,介绍了线结构光视觉系统的组成及其工作原理;硬件方面,进行了相机和激光器的选型,设计了合适的目标平面,搭建了测振实验平台;软件方面,进行了相机标定和激光平面标定,得到了测振系统数学模型,并进行了图像处理方法的设计和振动测量程序的开发;通过设计实验,并与传统压电法进行对比验证了本文提出测振方法的可行性和准确性。最后,介绍了 PID控制原理及细菌觅食算法原理,完成了基于细菌觅食算法的PID控制器设计;设计仿真控制系统验证了算法控制效果;搭建了振动控制实验平台,进行了控制系统软件开发,并通过实验对控制算法进行了可行性验证。实验结果表明,针对柔性臂的一阶模态振动,利用经验法整定的PID控制方法平均控制效果为25.62%,而利用细菌觅食算法优化的PID控制方法平均控制效果为39.32%,验证了细菌觅食算法优化PID控制器参数的有效性。图[51]表[12]参[82]