基于视觉定位的双臂机器人无碰撞运动规划与协调控制研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:freezinghk
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着社会经济的快速发展,也带动了机器人技术的蓬勃发展,机器人在工业及人们日常生活中正逐渐充当愈发重要的角色。双臂机器人相比单机械臂具有负载能力强、工作空间大、双臂协调工作的优势,是机器人领域中的研究热点。如何使双臂机器人在执行任务时自身之间不发生冲突,保持运动的协调一致是双臂运动规划最核心的问题,也是双臂协调规划的研究难点。本课题以双臂机器人为研究对象,着眼于双臂机器人无碰撞运动规划的研究,融合视觉定位算法,实现对目标物体的识别定位,最终实现双臂在执行任务过程中无碰平稳地运动。具体研究内容如下:首先介绍了双臂机器人的软硬件平台,对单机械臂使用标准DH参数法进行了运动学建模,通过坐标变换建立了机械臂基坐标系与双臂世界坐标系之间的映射变换,完成了机械臂正逆运动学的推导以及最优解的选取;在单臂基础上,分析了双臂机器人松协调运动和紧协调运动的运动链约束关系。其次,基于RRT(rapidly exploring random tree)算法对双臂避碰路径规划算法进行了研究。基于包围体技术和层次分解思想建立了包围盒树,将碰撞检测分为粗检测阶段和精检测阶段,提高碰撞检测的检测效率和检测精度;改进了传统的RRT算法,通过引力函数引导随机树向目标位置扩展,加快了搜索效率,并使用贝塞尔曲线对规划好的路径进行了平滑处理;基于改进的RRT算法提出了一种适用于双臂协调系统在高维空间的松协调运动规划方法,并通过MATLAB机器人工具箱中进行仿真验证了运动规划算法的有效性。再次,对双臂机器人的视觉定位及目标识别算法进行了研究,完成了视觉系统的相机内参标定和机器人手眼标定,从而得到相机所采集物体的准确坐标以及相机坐标系和机器人基坐标系之间的位姿变换关系,选定YOLOv3检测器作为目标检测网络,通过label Img进行图像标注获取数据集,实现了对物体的目标检测。最后利用搭建的双臂机器人平台进行了综合实验验证,分别进行了双臂机器人自避碰实验、协调搬运实验及视觉分拣实验,实验结果证明了本文所提视觉定位算法及运动规划算法的有效性,实现了双臂机器人的目标识别定位功能,实现了双臂无碰、平稳、同步的协调运动。
其他文献
随着汽车产业迈向绿色、低碳化发展,自冲铆接工艺凭借良好的连接性能、极高的工作效率等优势被广泛应用于轻量化车身制造。如何进一步优化自冲铆接工艺参数、快速准确地检测接头连接质量,成为当下热门的研究方向。本文以2 mm AA5754+2.5 mm AA5754铝合金搭接组合为研究对象,基于数值模拟模型进行试验设计,探究了铆钉工艺参数对接头剖面几何参数的影响,搭建了接头底切量的BP神经网络预测模型,为扩充
学位
浅表淋巴结结核是最常见的肺外结核,因其临床症状缺乏特异性,与非结核性淋巴结炎、淋巴瘤、淋巴结转移癌等疾病鉴别困难。目前,浅表淋巴结结核治疗方式较多,主要包括全身化疗、局部治疗和中西医结合治疗等,而局部治疗又包括抗结核药物的局部注射,超声药物透入及病灶清除、切除等。因治疗方案各有优缺点,针对特定类型选用相应的治疗手段会取得更好的疗效。如何选取合理的治疗方案,我国尚缺乏相关指导性文件。为规范我国浅表淋
期刊
绳索驱动并联机器人是以绳索为传动元件,将驱动器的运动和力传递到末端执行器的新型并联结构机器人,它既具有并联机构高负载能力和良好动力学特性,又继承了绳索驱动工作空间大的优点,拥有良好的应用场景。本文设计了一款绳索驱动并联机器人,并主要对其进行了末端执行器的抑振控制和实验研究,主要完成的工作如下:首先,根据绳索驱动并联机构的结构特点和设计需求,设计了一款运动稳定、精度高、工作空间大的模块化绳索驱动并联
学位
电动汽车销量的快速增长导致了锂动力电池退役数量的增加,虽然退役的电池不能满足电动汽车的使用要求,但仍足够应用于要求较低的场合。针对退役电池进行测试和梯次利用分选,能够为退役电池找到合适的应用场合,从而最大限度地延长电池使用寿命。现有的电池梯次利用分选方法复杂、成本高,且成组之后的电池模组性能较差,本文主要针对退役动力电池梯次利用电池分选方法进行研究。首先列举梯次利用分选方法的国内外研究现状,通过对
学位
目的:探讨影响围绝经期低维生素D水平妇女睡眠质量的因素。方法:选取2020年3月至2021年12月东莞市东坑医院妇产科收治的围绝经期维生素D缺乏妇女50例作为观察组,选取同时期收治的围绝经期维生素D水平正常妇女50例作为对照组。采用匹兹堡睡眠质量指数量表(PSQI)评估2组患者的睡眠质量,采用抑郁自测量表(SDS)和焦虑自测量表(SAS)评估2组患者的焦虑抑郁情况,检测2组患者的维生素D水平。结果
期刊
<正> 在为手术病人静滴碳酸氢钠液时,发现2例在同条血管远心端第一次穿刺失败的皮肤处,出现紫斑及水泡,给病人带来一定的痛苦。现将我们的分析和处理报告如下:病例介绍例1 男,55岁,行直肠癌根治术。先于左足
期刊
磁共振胰胆管成像(magnetic resonance cholangiopancreatography, MRCP)是诊断胰胆管相关疾病的主要检查手段之一。规范MRCP扫描技术、优化MRCP检查流程、总结图像分析时的要点,将进一步提升MRCP在胰胆管疾病的临床应用价值,更好地服务患者。中华医学会放射学分会腹部学组组织国内相关专家,参考国内外文献,并结合最新MRI技术和临床实际需求,起草了MRCP
期刊
钣金加工是钣金制品成型的重要工序,钣金加工包括传统的切割下料、冲裁加工、弯压成型等工序,其中激光切割工序在钣金生产行业应用较为广泛。虽然激光切割工件方便高效,但是切割加工之后钣金切割件堆积在一起难以分类和管理。本文基于DXF文件开发出一套自动识别打标系统,用来在激光切割工序之前对钣金件进行打标标记,从而使钣金切割件更加便于管理和分类。首先提出使用net DXF技术来读取图形文件中的基本图元并进行分
学位
移动机器人定位与导航一直是机器人研究领域的热点,是智能工厂物流搬运和无人驾驶的基石。目前,移动机器人通常采用差速轮或麦克纳姆轮,配合单一视觉或者激光雷达为主导的传感器系统实现定位和导航。这种移动机器人性价比高,但复杂环境适应性较差。本文设计了一种新型的全方位移动机器人,并且使用视觉和激光融合的方式,完成机器人的定位和导航。首先,使用普通充气橡胶轮,设计了一种具有独立驱动和转向功能的车轮,搭建了四轮
学位
下肢液压助力外骨骼是一种人机一体化系统,可用于增强穿戴者的负重能力和行走耐力,广泛应用于抢险救灾、国防军工等领域。近年来,国内外的专家学者提出了欠驱动下肢液压助力外骨骼系统,以满足轻量化、低能耗和长续航的市场需求。然而,被动关节引起的控制输入的缺少、液压系统的强耦合高阶非线性及模型不确定性、行走过程中的多步态切换均给欠驱动下肢液压外骨骼的鲁棒交互力控制器设计带来了巨大困难。本文针对踝关节被动的欠驱
学位