陪护机器人基于视觉的物品抓取方法研究与系统软件开发

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本论文以国家863高技术项目《助老/助残机器人关键技术研究》的子课题《实用型陪护机器人》为背景,针对助老助残陪护性机器人的视觉伺服抓取任务要求,研究机器人手臂的运动控制、目标识别方法的改进、基于视觉的物品快速抓取方法,并完成了陪护机器人系统软件与人机接口的设计开发。   首先,研究了陪护机器人机械手臂的运动控制,实现了4自由度机械臂的正逆解计算,在此基础上通过插补计算完成机械臂的关节空间插补,笛卡尔空间直线/圆弧插补等运动控制。其次,对陪护型机器人抓取物品过程中的标签识别方法进行了改进,补偿了标签与杯子中心的误差,研究了阈值自适应分割算法,从而可以在更大的范围内能准确识别出目标的中心,并通过创建动态窗口的方法提高了图像处理的速度与成功率;针对实用型陪护机器人本身的特点,本文采用了“眼在手上”的视觉系统方案,结合无标定的视觉伺服算法,通过图像雅可比伪逆矩阵的在线估计计算出机器人关节角的变化量,反馈给助老助残陪护型机器人控制器,控制机器人相应关节运动,完成移动机器人对目标的抓取。最后完成陪护机器人系统人机接口与编程方式设计、系统集成与软件开发,实现物品的取放、传送等作业。   本文的最后介绍了陪护机器人机械臂运动控制、标签识别及物品抓取的试验,试验表明系统能够准确地完成相应轨迹运动、实现快速稳定的目标抓取,从而实现了课题的研究目标。
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