基于六自由度机械臂的视觉伺服系统研究

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1、硕士学位论文基于六自由度机械臂的视觉伺服系统研究BASEDONVISUALSERVOSYSTEMOFSIXDEGREESOFFREEDOMMANIPULATOR苏展哈尔滨工业大学2015年12月国内图书分类号：TP273学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工学硕士学位论文基于六自由度机械臂的视觉伺服系统研究硕士研究生：苏展导师：罗晶副教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：控制科学与工程所在单位：控制科学与工程系答辩日期：2015年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIn

2、dex:TP273U.D.C:681.5DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringBASEDONVISUALSERVOSYSTEMOFSIXDEGREESOFFREEDOMMANIPULATORCandidate：SuZhanSupervisor：AssociateProf.LuoJingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ControlScienceandEngineeringAffilia

3、tion：DeptofControlScienceandEngineeringDateofOralExamination：December,2015哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要人类大脑从外部世界获得的信息主要来自视觉感知，在人工智能化日益发展的大趋势下，机器人技术中强化视觉是非常重要的。现在日新月异发展的机器人视觉伺服技术，不同于传统机器人控制技术，通过将视觉信息引入并将其反馈至机器人控制系统中，用于控制机器人的运动，使其提高环境适应性。而无标定视觉伺服由其良好的适应性，越来越受到人们的关注研究。本文

4、以PUMA560机械臂作为机器人伺服运动系统的本体，使用TMS320DM6437为处理器，这也是TI公司专门为视觉处理开发的达芬奇平台，通过对所采集的视觉信息的有效处理，构建了无标定视觉伺服控制系统，将机器人运动与视觉感知很好地结合。在机械臂关节运动控制部分，首先建立了PUMA560机械臂的关节模型，并对其建立了速度与位置的双闭环控制，通过仿真进行验证。然后根据连杆坐标系及改进的D-H方法建立机械臂运动学模型。在视觉处理部分，本文所采用的处理平台是达芬奇DM6437，对采集的图像进行了采集、灰度化等预处理操

5、作，在此基础上，经过大量仿真比对，最后使用霍夫变换对运动目标进行特征提取和中心定位。同时，通过对程序的研究，对源代码，主要以C语言编写，进行优化，并通过编译设置的优化，极大缩短了算法对每一帧图像的处理时间，提高了系统的实时性。最后，在无标定视觉伺服控制系统的设计中，先在图像空间中进行轨迹规划，然后通过可变步长的BP神经网络的学习训练，最后可以将所估下一时刻目标速度值映射到机械臂末端，通过对机械臂的仿真，可以达到驱动机械臂按照目标物体的轨迹实现跟踪任务的目的。关键词：PUMA560机械臂；程序优化；DM643

6、7；无标定视觉伺服I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInformationobtainedbythehumanbrainfromthevisualperceptionoftheoutsideworld.Asthetrendofthefastgrowingartificialintelligence,thestrengthenvisionoftheroboticsisveryimportant.Robotvisualservotechnologyisinthefastdevelopmentnow

7、adays,unlikeconventionalrobotcontroltechnology,byintroducingvisualinformationandfeedbacktotherobotcontrolsystemforcontrollingthemovementoftherobottoimproveenvironmentaladaptability.Withoutvisualservocalibration,attractsmorepeople'sattentionandresearchbecau

8、seofitsgoodadaptability.Inthispaper,IusearmPUMA560asthebodyoftherobotservomotionsystemsusingtheTMS320DM6437processor.ItistheTI'sDaVinciplatformwhichisdedicatedtovisualprocessing,constructedtheuncalibratedvisu