基于手势理解的ur机器人视觉引导与控制方法研究

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2、ＷＩｌＰｌＩｉｉｌＢＭＩＩ｜ｉＩＩＩ独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的成果。据我所知，除了特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：才書碱）曰期：峰。月学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理■研究所有关保留、使用学位论文的规定目

3、Ｐ；，中国科学院人学及中国科学院长春光学精密版机械与物理研究所有权保留并向国家有关部口或机构送交学位论文的复印件和电子，允许论文被查阅和借阅。本人授权中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械巧物理研究所可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可ｌｉｉ■采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编本学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）Ｈｒ啼学位论文作者签名：如遂部＾指导教师签名：方）日期：巧／作／。对日期：下０乂＾－／口月学Ｘ位论文作者毕业后去向：作单

4、位：电话：通讯地址：邮编：ResearchonVisualGuidanceandControlMethodforURrobotBasedonGestureUnderstandingByLiuYu-hangADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringChangchunInstituteo

5、fOptics,FineMechanicsandPhysicsChineseAcademyofSciencesOctober,2016摘要基于手势理解的UR机器人视觉引导与控制方法研究刘宇航（机械工程）导师：刘宏伟副研究员摘要随着机器人技术在工业制造、军事作战和医疗领域中的广泛应用，人与机器人的交互方式更多地向着“以人为主体”的方向发展。依赖鼠标、键盘、操作面板等硬件设备的传统交互方式已经越来越无法满足人们的需要，因此，基于手势理解的控制方式已逐步发展为实现自然人机交互的新趋势。本文的主要研究内容是基于手势理解的U

6、R机器人视觉引导与控制方法，对手势识别方法、手势跟踪方法、UR机器人远程控制方法进行了详细的阐述和验证，并建立了基于手势识别与跟踪的人机交互系统，实现了对机械臂末端运动的视觉引导控制。在手势识别方面，提出了结合肤色分割和Viola-Jones算法的识别方法，先对输入图像应用肤色分割模块去除背景中大部分非肤色区域，再由Viola-Jones算法离线训练的手势目标检测器完成识别。在肤色分割模块，在YCbCr色彩空间中建立肤色模型，实现待检测图像中肤色区域与背景的分割，然后通过形态学滤波操作去除噪声的干扰；应用Viola

7、-Jones算法时，采用Haar特征、积分图策略以及级联结构来训练识别三种目标手势的检测器。通过本文的识别方法与传统检测器对于三种手势识别效果的对比试验，结果表明本文提出的方法对手势识别较为理想，满足人机交互系统的要求。在手势跟踪方面，结合改进的Shi-Tomasi特征点提取算法与融合KLT跟踪算法和Kalman滤波器所构造的双模块跟踪器完成手势跟踪。通过改进的Shi-Tomasi算法，剔除未分布在手势目标上以及对噪声敏感的特征点，将可靠稳定I中国科学院大学硕士学位论文：基于手势理解的UR机器人视觉引导与控制方法研

8、究的特征点送入跟踪器，由跟踪器中的KLT模块匹配特征点进而实现对手势目标的定位。特征点丢失时，启动跟踪器中的Kalman滤波模块预测手势位置，缩小检测器的检测范围，从而实现高效检测与连续跟踪，解决了由于发生遮挡或重叠而导致的跟踪失败、跟踪引导信号不连续问题。在UR机器人远程控制方面，深入剖析了UR机器人的运动控制机制，设计了一种UR机器人的远程运动控制方法。