基于视觉引导的机器人共享协作系统研究

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1、分类号：TP242.62单位代码：10183研究生学号：2015412062密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）基于视觉引导的机器人共享协作系统研究ResearchonSharingCollaborationSystemofRobotBasedonVisionGuidance作者姓名：赵泳嘉专业：机械电子工程研究方向：机器人技术及应用自主驾驶车辆控制指导教师：倪涛教授副教授陈虹教授培养单位：机械科学与工程学院2018年5月—————————————————————基于视觉引导的机器人共享协作系统研究—————————————————————ResearchonS

2、haringCollaborationSystemofRobotBasedonVisionGuidance作者姓名：赵泳嘉专业名称：机械电子工程指导教师：倪涛教授学位类别：工学硕士答辩日期：2018年5月26日2未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用(但纯学术性使用不在此限)。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士(或硕士)学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果

3、。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊(光盘版)电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定

4、享受相关权益。论文级别：■硕士□博士学科专业：机械电子工程论文题目：基于视觉引导的机器人共享协作系统研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址(邮编)：长春市人民大街吉林大学机械学院（130025）作者联系电话：13578734798摘要论文题目：基于视觉引导的机器人共享协作系统研究专业：机械电子工程指导教师：倪涛教授机器人技术正处在发展的关键时期，可预见机器人将全面占据生活的各个领域并发挥积极作用。但是，我们需要清楚的认知到，就目前的发展现状来看，机器人受控制技术、传感器以及人工智能等领域发展水平的制约，所以短期内要研制出能够在复杂时变环境下完全自主的机器人还有

5、很长的路要走。机器人在执行复杂的控制任务时，加入人的控制行为，即在控制任务中融入人的高级决策，能够规避目前机器人控制中尚存的技术难点。从人的视角而言，机器人的工作内容以适时的满足人的使用需求为主，人与机器人能够协同完成特定任务，减轻人的工作强度，改善人的工作条件。本文构建视觉引导的人机协作控制系统，意在实现人机共享协作控制。研究将视觉引导与视觉伺服结合起来，在多种工作条件下具有更为普遍的适用性。视觉伺服在局部范围内具有良好的鲁棒性，但在现有的视觉伺服控制相关研究中，机器人处在时变的复杂环境下，尚存伺服控制中难以实现避障等问题。为了解决此类问题，将人的高级决策融入到控制

6、系统中，构建人机协作控制系统，依靠人进行视觉引导辅助机械臂实现避障运动。机械臂末端经视觉引导运动至目标物体附近区域，利用图像视觉伺服控制在目标物体附近区域的良好收敛特性，实现针对目标物体指定特征信息的精确伺服定位，从而完成人机协作控制任务。研究分为机械臂视觉引导控制及图像视觉伺服控制两个部分。本文构建人机协作控制系统完成以下工作内容：1.手部视觉引导（1）多视觉传感器布置方式。针对视觉引导提出多个视觉传感器空间布局方式。依据Kinect数据自身特征应用神经网络实现多传感器数据融合。I（2）提出两种空间关系确定方法。一是基于平台识别的空间关系确定方法，对于相机空间到机械

7、臂工作空间的转换关系，取代以往的标定实验，采用工作平面识别及重构的方式，确定视觉传感器与机械臂工作空间的映射关系。二是基于点云模板匹配的空间关系确定方法，通过预先对三维几何模型采样建立机械臂单一视角点云模板库，与现场采集到的点云进行匹配识别，确定空间映射关系。（3）视觉引导控制。以手部骨骼点空间位置变动作为机械臂末端位置控制信息，采用卡尔曼滤波跟踪降噪及非均匀B样条曲线进行轨迹平滑处理。以手部点云信息作为机械臂末端姿态控制信息，对其进行分割及降噪处理。此外，构建视觉引导仿真平台，进行了以手部控制信息作为输入的视觉引导仿真实验。2.图像视觉伺服（1）视