基于虛擬肌肉的機器人視覺伺服控制研究.pdf

1、視覺伺服具有自動化、客觀、非接觸和高精度等特點，但無論是基于圖像還是基于位置的視覺伺服控制方法，都要處理較大的數(shù)據(jù)量，而且算法復雜，因此尋找有效的算法是當前機器人視覺伺服研究的主要方向。本文根據(jù)一種新型的視覺伺服方法——虛擬肌肉，試圖探討建立一種新的基于視覺信號的機器人軌跡生成和控制的方法。論文包括以下主要工作：
　　首先，為研究推理該算法、驗證其有效性，并為后續(xù)工作打下良好基礎，開發(fā)軟硬件平臺。在硬件平臺中，模仿人類雙眼和手臂之

2、間的相互位置關系，設計攝像機滑動導軌；將圖像采集和機器人控制程序設計在VC開發(fā)環(huán)境中實現(xiàn)。設計的軟件仿真算法驗證平臺中，通過運動學模型、坐標轉換等計算出目標物體、機器人本體的視覺投影，在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)目標對象在笛卡兒空間中的位姿，模擬現(xiàn)場工作環(huán)境。軟件平臺目的是為提高工作效率、減少硬件損耗，為檢驗虛擬肌肉算法的準確性和適用性作準備。
　　然后，根據(jù)目標環(huán)境要求和攝像機采集圖像格式，開發(fā)了圖像處理算法程序。圖像處理算法包括底層算法和

3、中層算法兩部分，底層算法針對通用情況，包括閾值分割、區(qū)域合并和信息生成。中層算法針對具體任務設計，包括利用Hough變換檢測棱線的方向，從而確定圓孔的方位角和利用基于圖像運動檢測鉆頭尖端位置。
　　最后，著重研究基于虛擬肌肉的新型機器人視覺伺服算法，并把關節(jié)調(diào)整量在實際環(huán)境中進行實驗驗證。依次分析了虛擬肌肉的特點和原理，并在此基礎上建立和關節(jié)角映射的數(shù)學關系模型；采用模糊控制算法推理虛擬肌肉、關節(jié)角的輸出，提出用左右圖像中的相對位