基于視覺伺服的仿人機(jī)器人智能抓取技術(shù)研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，人們對機(jī)器人技術(shù)提出了更高的要求，不僅要求機(jī)器人實(shí)現(xiàn)常規(guī)的示教操作，也希望機(jī)器人具有更高的智能和更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。圖像是機(jī)器人感知環(huán)境的重要信息來源，多自由度機(jī)械臂的機(jī)器人系統(tǒng)是仿人機(jī)器人的重要組成部分，也是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人操作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，將視覺信息同機(jī)器人控制相結(jié)合形成視覺伺服系統(tǒng)，使機(jī)器人具有同外部環(huán)境進(jìn)行智能交互的能力，是當(dāng)今機(jī)器人發(fā)展的一個主要方向和研究熱點(diǎn)。本文以NAO機(jī)器人為操作平

2、臺，為進(jìn)一步體現(xiàn)仿人機(jī)器人的智能性，對基于視覺伺服的仿人機(jī)器人抓取操作進(jìn)行了深入的研究。
　　在深入研究了大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文在NAO機(jī)器人本體上構(gòu)建了機(jī)器人視覺伺服的抓取操作系統(tǒng)，主要針對目標(biāo)物體的識別與定位及對目標(biāo)物體抓取操作運(yùn)動規(guī)劃進(jìn)行了研究與實(shí)現(xiàn)。
　　首先，在對目標(biāo)物體的識別與定位方面進(jìn)行了以下兩個方面的研究:第一，對目標(biāo)圖像的進(jìn)行邊緣檢測，通過圓擬合得到高精度的質(zhì)心坐標(biāo);第二，針對傳統(tǒng)的單目視覺目標(biāo)定位的精

3、度很大程度上依賴于標(biāo)定精度的問題，本文改進(jìn)的采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到目標(biāo)質(zhì)心坐標(biāo)和目標(biāo)相對于攝像機(jī)的坐標(biāo)之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)證明了采用改進(jìn)的BP算法具有較快的學(xué)習(xí)能力和較好的定位精度。
　　其次，在機(jī)器人手臂運(yùn)動規(guī)劃方面進(jìn)行了兩方面的研究:第一，建立了機(jī)器人手臂的D-H模型，并通過蒙特卡羅法計算機(jī)器人手臂可達(dá)空間;第二，在對多自由度機(jī)器人進(jìn)行路徑規(guī)劃時，使用傳統(tǒng)路徑規(guī)劃算法計算復(fù)雜度較高，本文采用快速擴(kuò)展隨機(jī)樹算法進(jìn)行路徑規(guī)劃，針對該算法

4、規(guī)劃出的路徑缺乏可重復(fù)性的問題，本文將啟發(fā)函數(shù)引入RRT算法中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)的RRT算法提高了路徑規(guī)劃的效率，保證了規(guī)劃路徑接近于最短路徑，對同一任務(wù)規(guī)劃具有一定的可重復(fù)性。
　　最后，在系統(tǒng)的整體實(shí)現(xiàn)方面，本文闡述了機(jī)器人手臂操作的實(shí)現(xiàn)過程。對于已知任意擺放的物體，利用視覺提供的圖像信息，通過訓(xùn)練好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到目標(biāo)物體的位姿，機(jī)器人自主對抓取操作進(jìn)行規(guī)劃。實(shí)驗(yàn)完成了對目標(biāo)物體的抓取，驗(yàn)證了針對本文問題所采用理論及方法