基于视觉引导的搬运机器人多目标识别及抓取姿态研究

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1、分类号TP242密级UDC620学校代码10500硕士学位论文（全日制学术学位）题目：基于视觉引导的搬运机器人多目标识别及抓取姿态研究英文题目：Studyonmulti-targetrecognitionandcrawlingpositionconfirmationofhandlingrobotbasedonvisualguidancetechnology学位申请人姓名：熊健申请学位学科专业：测试计量技术及仪器指导教师姓名：何涛二○一六年五月分类号TP242密级公开UDC620学校代码10500硕士学位论文题目基于视觉引导的搬运机器人多目标识别及抓取姿态研究英文题目Studyonmulti-t

2、argetrecognitionandcrawlingpositionconfirmationofhandlingrobotbasedonvisualguidancetechnology研究生姓名（签名）指导教师姓名（签名）职称教授申请学位学科名称测试计量技术及仪器学科代码080402论文答辩日期2016.05.22学位授予日期学院负责人（签名）评阅人姓名评阅人姓名2016年月日学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本

3、文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月摘要目前，搬运机器人已广泛应用于国民经济中的各个重要环节。随着计算机视觉技术和图像并行处理技术的飞速发展，基于视觉引导的图像处理技术与搬

4、运机器人的结合日益紧密。视觉引导技术和搬运机器人的结合，可以使搬运机器人能够更好的应用于工业生产。为解决搬运机器人在同一生产流水线上抓取不同工件的难题，本文结合机器视觉引导技术，研究多种不同工件的目标识别和搬运机器人根据不同工件变换抓取姿态的问题，对流水线混装生产有着重要意义。本文的研究工作如下：（1）设计一种机器视觉引导系统，建立搬运机器人、相机和工件三者坐标系之间的数学模型。利用张正友标定法确定相机和工件坐标系之间的矩阵关系；借助机器人TCP工具，应用空间几何原理，推导出机器人和工件坐标系之间的转换矩阵；以工件坐标系为中间转换矩阵，得出机器人和相机坐标系之间的转换关系。这些数学模型的建立，

5、为搬运机器人确定抓取姿态和准确抓取工件提供了数学支撑。（2）研究基于模板匹配的多目标识别技术。针对目标工件旋转的模板匹配问题，分析和比较了Hu矩和Zernike矩两种模板匹配方法的优缺点，确定了性能更加优越、具有正交不变性的Zernike矩作为目标识别的方法。研究了在模板匹配前采用圆投影值筛选待匹配图像中的候准点、提高目标识别速度的方法。（3）研究基于搬运机器人D-H数学模型的抓取姿态技术，编写一套基于Matlab的程序，指导使用者设定机器人初始状态下的关节角度值和末端执行器抓取姿态的参数，能够求出机器人在初始状态下的运动学正解和逆解，从而为确定机器人的运动轨迹提供指导。（4）在完成上述工作的

6、基础上，以EPSON-C3机器人为执行机构、CCD相机为视觉引导装置，完成对多种工件的抓取实验，实验表明：这种多目标识别技术有良好效果，能为指导机器人柔性生产提供一种新技术和新方法。关键词：目标识别，视觉引导，搬运机器人，Zernike矩，D-H模型IAbstractCurrently,therobothasbeenwidelyusedinvariousimportantaspectsofthenationaleconomy.Ascomputervisiontechnologyandtherapiddevelopmentofparallelimageprocessingtechnology,t

7、hecombinationbetweenimageprocessingtechnologybasedonvisualguidanceandtherobotsarebecomingcloser.Visualguidancecombinedwithtechnologyandrobots,therobotcanbebetterusedinindustrialproduction,meetingthere