6自由度喷涂机器人的设计与仿真

根据动车车体腻子刮涂自动化的需求,研究设计了一种适用于喷涂大型工件的机器人,确定了机器人的6个自由度,绘制出机器人二维简图,推导出运动学正逆解,通过Matlab建立了机器人的三维模型,然后进行了轨迹的仿真,仿真结果表明,轨迹没有出现波动和奇异性,整体和各个关节的运动曲线也比较平稳、响应快速,能够达到工艺的要求;运用蒙特卡洛方法求解出机器人的工作空间,仿真结果的点云图验证了所设计的机器人工作空间能够涵盖整体的需要喷涂的工件.     

基于图像叠合的工程机器人立体视觉系统

立体视觉系统为遥操作工程机器人增加了视觉反馈.在对三目摄像机获取的3幅图像进行图像叠合的基础上,对比分析、求解3幅图像的视差来获取物体的视差图与深度图,进而获取物体的真实坐标,以利于三维物体重新构建.实验结果表明,利用叠合后的图像进行处理、计算,能够准确地实现三维物体的定位.     

基于模型的无标识人体运动捕捉研究

无标识人体运动捕捉因其广泛的应用价值和学术价值一直是计算机视觉领域的研究热点.基于模型的无标识人体运动捕捉技术的研究目的,就是从单目或者多目摄像机图像中获得人体的运动姿态和人体模型的三维信息描述.本文从模型的构建、人体姿态估计和跟踪方法等几个方面分析了基于模型的运动捕捉的研究现状,最后阐述了该领域面临的难点问题及发展趋势.     

基于视觉传感器的去毛刺加工路径生成方法研究

当前在使用工业机器人进行去毛刺加工作业时,编程方法多数为现场手动示教或是在离线编程软件中对工件模型进行手动编程.针对手动编程的不便利性,提出了一种通过使用视觉传感器对工件模型进行识别检测,进而自主生成去毛刺加工路径的方法.在V-REP平台下,将实际应用场景抽象化,并使用Lua语言编写相应的脚本程序.最后通过模拟仿真验证...     

“1+X”证书制度下工业机器人技术专业课程体系的重构研究

本文以教育部公布的《工业机器人应用编程》职业技能等级证书为基准,对工业机器人技术专业的核心课程体系进行重构探究。修改设置课程、重置课程属性、调整教学内容、改革考核方式等,助推职业院校的“三教”改革,助推实现课程体系与产业需求的对接,改善人才培养质量。     

脊柱手术机器人的设计和仿真

根据手术的需要合理分配脊柱手术机器人的自由度,设计了一款七自由度的脊柱手术机器人,运用Creo设计软件建立了脊柱手术机器人的三维模型.利用MATLAB Robotics Tools建立机器人的三维运动学模型,对机器人进行运动学和轨迹仿真分析,得到脊柱手术机器人的末端位移曲线图和关节加速度曲线,并用蒙特卡洛法对脊柱手术机器人的工作空间进行仿真,仿真结果表明所设计的脊柱手术机器人运行平稳,安全可靠,可以达到脊柱手术所需要的工作空间.     

脊柱手术机器人的设计和仿真

根据手术的需要合理分配脊柱手术机器人的自由度,设计了一款七自由度的脊柱手术机器人,运用Creo设计软件建立了脊柱手术机器人的三维模型.利用MATLAB Robotics Tools建立机器人的三维运动学模型,对机器人进行运动学和轨迹仿真分析,得到脊柱手术机器人的末端位移曲线图和关节加速度曲线,并用蒙特卡洛法对脊柱手术机器人的工作空间进行仿真,仿真结果表明所设计的脊柱手术机器人运行平稳,安全可靠,可以达到脊柱手术所需要的工作空间.     

基于双目视觉的AUV避障模拟研究

提出了一种基于双目视觉的自治水下机器人（AUV）避障模拟方法.为了模拟AUV在复杂海洋环境中对未知环境的感知以及避障过程,设计了AUV避障模拟实验系统.介绍了AUV避障模拟平台的总体结构和参数设计.应用双目立体视觉系统模拟水下声呐,并建立了模拟前视声呐的模型.通过对双目视觉系统进行标定,确定校正系统的内参数和外参数,使校正后的视觉系统建立了图像输入和输出的映射关系,并采用视差法获取被测目标的深度信息.对于目标的避障问题,提出了一种基于速度势场的避障方法,利用相对速度的极坐标,建立由水平面速度势场和垂直面速度势场组成的三维速度势场.当机器人利用视觉传感器获取到障碍物信息时,通过调整速度矢量实现动态避障.模拟实验证明了AUV的避障模拟方法是可行和有效的.     

视觉伺服机器人视界内的直接路径规划

建立了GRB-400单目视觉伺服机器人的图像雅可比矩阵，针对此动态双环系统设计了控制算法使视觉伺服闭环运动控制系统稳定．根据视觉伺服闭环运动控制系统的需要，提出了最速下降法与惩罚函数法相结合的平面规划方法,在机器人的视界内解决一定时间内最小能量的路径规划问题．仿真与实验结果表明。机器人根据在其视觉范围内的目标物体的位置即可采用上述方法确定优化的路径。     

基于液压驱动的拟人机器人上肢机构设计

为提高拟人机器人的集成性与负载能力,对拟人机器人上肢机械结构及其控制系统进行研究.运用CREO软件对拟人机器人上肢各主要关节进行三维模型,并完成虚拟装配.对液压驱动拟人机器人液压驱动系统实现了集成式模块化控制,液压管路布线均匀整齐.基于MATLAB软件对机器人手臂工作空间进行仿真分析,得到了机器人手臂末端执行结构的工作空间云图,并采用FluidSIM液压仿真软件对液压系统原理进行建模,验证液压系统设计的合理性.利用LabVIEW软件设计拟人机机器人上位管理界面,实现了其控制功能,为拟人机器人的设计、改进提供一定的理论基础.     

一种基手双目线结构光视觉系统的简单标定方法

提出了一种基于双目线结构光主动三角法的视觉系统的简单标定方法．该视觉系统采用线结构光原理,使用双目摄像机避免了常用的单摄像机系统中容易出现的遮挡等问题．该系统的标定综合了线结构光传感器模型以及双目立体视觉模型,推导了各个标定坐标系之间的联系,依据蔡氏两步法,使用方格靶标和最小二乘法求得各种标定参数．实验结果表明,该标定方法操作简单、实用可行．     

基于Cognex视觉的机器人自动搬运控制

针对企业原有生产圆盘类连接轴的工艺,设计了基于Cognex视觉的机器人自动搬运系统,将S7-300 PLC、Cognex视觉系统和FANUC机器人系统集成在一起,实现了1台机器人同时为铣床和车床2个加工系统自动上下料;通过Profibus总线和Ethernet通讯将PLC技术、视觉技术与工业机器人结合起来,发挥了工业以太网传输速度快、信号稳定的优势,提高了机器人的柔性取料能力;目前已应用在企业当中,提高了企业的自动化程度及生产效率,降低了企业的用工支出。     

基于平板标定工具的机器人工具中心点标定方法

为在工业现场便捷、准确地获取工具中心点（tool center point，TCP）参数，降低机器人末端工具的定位误差，提出了一种基于平板标定工具的机器人TCP标定方法. 利用机器人TCP与平板多次触碰所形成的空间触点应共面的约束条件，建立了机器人TCP参数标定模型；针对TCP名义参数未知和已知的情况，分别提出了基于粒子群算法的TCP直接求解和线性化的偏差求解算法. 通过数值仿真和标定试验验证所提出方法的可行性和准确性，结果表明:TCP直接求解和偏差求解算法求解的结果与传统四点标定法相比，误差分别在0.5 mm和1.0 mm以内.      

基于立体视觉技术的磨粒显微测量方法

铁谱分析在航空发动机运行状态监控和故障诊断中有着极其重要的实际应用价值，准确获取铁谱磨粒的几何参数是进行有效分析的关键。但到目前为止，铁语磨粒的三维尺寸特别是厚度的测量仍然没有一套经济有效的方法，据此对基于立体视觉的磨粒显微测量方法做了长期的研究，并提出相应的软硬件系统和实现方法，初步解决了磨粒的三维测量问题。该方法根据双目立体视觉的深度感知机理，利用光学显微镜模拟体视模式进行光学成像，并辅助相应的匹配方法和计算方法来处理像对，获取微粒的厚度尺寸，并根据高度分布重建磨粒的表面形态。该方法达到了较好的实验效果，数据和模型结果均实现预期目标。     

大场地足球机器人视觉子系统及其识别算法

为了满足MiroSot 11 vs．11大场地机器人足球赛对视觉识别子系统高精确度的要求，介绍了一种参加FIRA Robot World Cup 2004的MiroSot Large League 11 vs．11足球机器人系统计算机视觉子系统和机器人／足球识别算法．详细论述了其视觉子系统结构、色标设计、识别算法和后处理滤波等技术，并介绍了一种利用色度最小平均差分绝对值确定队员标识颜色的新方法．实验和比赛结果表明，该算法效果良好．     

具有亚像素精度的冗余特征机器人视觉伺服控制

为克服机器人视觉伺服系统对位姿估算及标定精度的依赖性,结合前期特征识别和后期视觉伺服控制,提出基于冗余特征的机器人视觉伺服控制方法.首先,针对图像处理计算密集的问题,从加快特征提取运算速度考虑,研究了矢量数据的递归贪婪压缩算法;其次,从提高图像空间测量精度考虑,研究了基于向量正交性的亚像素特征提取方法,并结合合作目标形状,给出基于多边形形状拟合的目标识别实验性准则;最后,基于图像视觉伺服理论和任务函数方法,直接以具有亚像素级的冗余图像特征作为反馈信息,建立了机器人视觉伺服控制模型,并进行了视觉伺服验证试验.理论分析和实验结果表明,本文提出的视觉伺服控制方法能够在复杂的环境下快速稳定地提取伺服特征,并对标定误差和深度估计误差具有一定的鲁棒性.      

Research on Object Model-Based Architecture for Service Robot System

An object model-based software architecture for service robot system is presented,which addresses both software engineering issues such as reuse,extensibility,and management of complexity as well as system engineering issues like scalability,reactivity,and robustness.A novel approach to the service robot system architecture is discussed.Cognitive psychology is considered in designing the software system,i.e.,a human‘s way of vision and planning is applied.The planner can incorporate the user‘s request into its task selection mechanism and generate plans biased toward picking the most reliable task execution in a given situation,and the planner can alter task selection based on changes that occur in dynamic and uncertain environments.     

Calibration for 3D Structured Light Measurement

A calibration procedure was developed for three-dimensional(3D) binocular structured light measurement systems. In virtue of a specially designed pattern, matching points in stereo images are extracted. And then sufficient 3D space points are obtained through pairs of images with the intrinsic and extrinsic parameters of each camera estimated prior and consequently some lights are calibrated by means of multi point fitting. Finally, a mathematical model is applied to interpolate and approximate all dynamic scanning lights based on geometry. The process of calibration method is successfully used in the binocular 3D measurement system based on structured lights and the 3D reconstruction results are satisfying.     

微创手术机器人视觉定位系统的研究

根据立体视觉的基本原理，建立摄像机标定模型和立体视觉模型，设计了基于微创手术机器人的视觉定位系统．介绍了相应图像处理软件的设计，实现对目标的准确识别和精确定位．实验证明该方案有较好的定位效果，同时分析了引起误差的原因．     

铁路运营隧道检测技术综述

为了解铁路运营隧道检测技术研究与应用情况, 梳理了隧道病害特点与检测方法, 从表观状态、内部状态、几何形态、高精度地面移动检测机器人和数据信息化5个方面, 分析了国内外检测技术现状, 探讨了检测技术体系与发展方向。分析结果表明: 表观状态检测主要有相机摄像和激光扫描技术, 相机摄像系统适用于车载平台, 检测速度达80 km·h-1, 激光扫描系统结构精巧, 检测速度约为5 km·h-1; 图像处理、计算机视觉是表观病害识别的2种技术, 拓展设计病害特征、提高识别效率、降低非病害因素干扰是图像处理技术进一步发展方向, 计算机视觉推广关键在于构建行业级病害样本库; 地质雷达是开展内部状态检测的关键技术, 地耦型雷达速度约为10 km·h-1, 空耦型雷达速度达80 km·h-1, 空耦型雷达检测系统关键在于优化天线结构、信号增强、抑制电气化设施和机械系统振动干扰, 地质雷达、红外热成像、超声层析成像、激光缺陷检测法等检测技术在探测范围、精度、效率等方面具有互补性, 可构成多技术综合运用策略; 几何形态检测主要有激光扫描、激光摄像、惯性测量技术, 激光扫描测量精度高, 速度约为10 km·h-1, 激光摄像速度达60 km·h-1, 提高激光摄像测量精度关键在于系统标定与振动补偿, 可基于惯性测量深化研究开展仰拱上拱变形检测; 发展和推广高精度地面移动检测机器人、检测数据信息化是与隧道规模相适应、状态精准管理相匹配的保障措施; 检测技术体系建议由“车载式快速综合检测+原位与地面移动精确检测+数据信息化平台”3部分组成, 未来发展方向应集中在空耦型雷达快速检测、复合变形快速精确测量、高精度地面移动检测、病害智能识别及多源数据融合分析等方面。