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《基于視覺的機械臂運動控制與目標(biāo)抓取系統(tǒng)設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號:TP24210710-2015232019專業(yè)碩士學(xué)位論文基于視覺的機械臂運動控制與目標(biāo)抓取系統(tǒng)設(shè)計徐雪潔導(dǎo)師姓名職稱李登峰副教授專業(yè)學(xué)位類別申請學(xué)位類別專業(yè)碩士控制工程及領(lǐng)域名稱論文提交日期2018年4月10號論文答辯日期2018年5月25日學(xué)位授予單位長安大學(xué)DesignoftheMotionControlandGraspingSystemforRobotArmBasedonVisionAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XuXuejieSupervisor：Prof.LiDeng
2、FengChang’anUniversity,Xi’an,China摘要近幾年來，隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，機械手臂的應(yīng)用價值也越來越重要。然而，傳統(tǒng)的機械手臂通常只能按照事先規(guī)劃好的路徑抓取目標(biāo)物，無法獲得外界信息，所以在周圍環(huán)境未知或發(fā)生改變的情況下，就需要對機械臂重新調(diào)整，否則將難以完成抓取任務(wù)。為了加強機械手臂控制系統(tǒng)的靈活性，使其具有自主感知周圍環(huán)境的能力，基于視覺的機械臂控制技術(shù)已逐漸成為推動機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流，同時為解決機械臂在未知環(huán)境下的自主抓取問題奠定基礎(chǔ)。本文針對未知環(huán)境下的機械臂控制問題，基于Kinect視覺傳感器，采用機
3、器人操作系統(tǒng)ROS(RobotOperatingSystem)，設(shè)計了一種六自由度機械臂的視覺定位及目標(biāo)物抓取系統(tǒng)，以下簡稱機械臂視覺抓取系統(tǒng)。首先，根據(jù)機械臂視覺抓取系統(tǒng)的實際需求提出了系統(tǒng)總體設(shè)計方案，并對視覺定位模塊和運動控制模塊進行了選型與分析；其次，采用顏色分割方法對目標(biāo)物識別與定位的相關(guān)技術(shù)進行了細致的研究，其中包括Kinect相機標(biāo)定、基于HSI空間的顏色分割、特征提取與抓取點定位等；再次，采用D-H參數(shù)法完成機械臂建模，并對機械臂正逆運動學(xué)進行求解與分析，再通過笛卡爾空間的直線插值和圓弧插值運動方法對機械臂運動軌跡進行規(guī)劃，在ROS
4、環(huán)境下利用Rviz工具對笛卡爾空間的機械臂軌跡規(guī)劃算法進行仿真，從而為實體機械臂的運動軌跡規(guī)劃奠定基礎(chǔ)；然后，對視覺定位、機械臂運動控制等軟件模塊進行設(shè)計；最終，實現(xiàn)了機械臂視覺抓取功能。本系統(tǒng)以圓柱形盒子為定位目標(biāo)，在實驗室環(huán)境下對其進行多次視覺定位和機械臂抓取實驗，測試數(shù)據(jù)表明該機械臂視覺抓取系統(tǒng)的精度基本滿足本課題所用六自由度機械臂對目標(biāo)物體進行視覺抓取的要求，同時其抓取誤差也在機械臂末端執(zhí)行器實施抓取的可允許范圍之內(nèi)。關(guān)鍵詞：ROS；機械臂；視覺定位；運動軌跡規(guī)劃；目標(biāo)抓取iAbstractInrecentyears,withtherapi
5、ddevelopmentofartificialintelligencetechnology,theapplicationvalueofroboticarmhasbecomemoreandmoreimportant.However,thetraditionalroboticarmcanonlygraspthetargetaccordingtotheplannedpathandcannotgettheoutsideinformation,sointhecaseofunknownorchangedsurroundings,itisnecessaryto
6、readjustthemanipulator,otherwiseitwillbedifficulttocompletethegraspingtask.Inordertostrengthentheflexibilityofthemanipulatorcontrolsystemandmakeithavetheabilitytoperceivethesurroundings,theroboticarmcontroltechnologybasedonvisionhasgraduallybecomethemainstreamofthedevelopmento
7、frobotindustry,anditlaysthefoundationforsolvingtheproblemofroboticarmgraspinginunknownenvironment.Aimingattheproblemofmanipulatorcontrolinunknownenvironment,basedontheKinectvisionsensorandusingtherobotoperatingsystem(ROS),avisualpositioningandtargetgrabbingsystemofsix-DOFmanip
8、ulatorisdesigned,whichisreferredtoastheroboticarmvisualgraspi
