基于双目立体视觉的机械手精确定位系统.doc

基于双目立体视觉的机械手精确定位系统 发布时间：2010-01-24 来源：中国自动化网 类型：专业论文?1011人浏览 关键字： 双目立体视觉 导读： 摘 要：在机械手执行任务的过程中，控制机械手定位到目标位置是一个非常关键的问题。本文提出了一种基于双目立体视觉的机械手自动定位系统设计方法，由双目立体视觉系统根据目标物的二维图像计算出目标物的三维坐... 摘??要：在机械手执行任务的过程中，控制机械手定位到目标位置是一个非常关键的问题。本文提出了一种基于双目立体视觉的机械手自动定位系统设计方法，由双目立体视觉系统根据目标物的二维图像计算出目标物的三维坐标，然后根据此三维坐标去控制机械手自动运动到目标位置。实验表明该系统能提高排爆机器人机械手的易操作性，大大提高了机械手的性能。 关键词：双目立体视觉,?标定,?运动控制 The?target?positioning?system?of?a?manipulator?based?on?binocular?stereo?visionWang?Wei?,?LuoFei,?Jiang?Liangzhong,?Qi?Hengnian Abstract:?Target?Positioning?is?very?important?for?a?manipulator,?which?implies?to?control?the?manipulator?moving?to?the?position?of?a?target.?This?paper?proposes?the?design?of?an?automatically?target?positioning?system?based?on?binocular?stereo?vision?technical,?where?the?3D?coordinate?of?a?target?is?acquired?through?the?binocular?stereo?vision?subsystem,?then?the?manipulator?will?be?controlled?to?perform?automatically?target?positioning?according?to?the?3D?coordinate?acquired.?The?experiment?result?showed?that?this?system?have?extended?the?ability?of?a?manipulator?greatly. Key?Words:?Binocular?stereo?vision,?Camera?calibration,?Motion?control 　　机器人技术是涉及机械学、传感器技术、驱动技术、控制技术、通信技术和计算机技术的一门综合性高新技术，?既是光机电一体化的重要基础，?又是光机电一体化技术的典型代表，?它是多学科科技革命的必然结果。?近年来，?随着机器人研究的不断发展，?机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透，?结合这些领域的应用特点，?各种各样的具有不同功能的机器人被研制出来，并且在不同的应用领域都得到了广泛的应用。例如，美国 Wolstenholme?机器公司生产的MR5和MR7排爆机器人，能用于户内及户外环境、适应各种地形活动，完成排爆功能，已被美国军方广泛使用。?排爆机器人是特种机器人的一种，主要用于在事发现场排除处理爆炸物及其他危险物品。?排爆机器人的多功能机械手，作为排爆机器人的完成抓取任务的主要执行器，应能完成包括抓取爆炸物在内的一系列任务，对于排爆机器人来讲尤为重要。?排爆是一个充满变化而复杂的过程，在排爆机器人执行任务的过程中，?最关键的一步就是控制机器人的多功能机械手去抓取目标物，即控制机械手精确的定位到目标物位置，完成抓取动作。?目前世界上已投入使用的排爆机器人，在工作方式上，?都需要一个经验丰富的操作员，对机械手进行远程手动控制，达到机械手精确定位的目的。这种工作方式，一方面对操作员的要求非常高，另一方面，手动控制也很难达到很高的精度。因此，若能通过计算机视觉技术实现机械手的自动精确定位，而不需要去手动控制机械手的各个关节，将会在很大程度上提高排爆机器人的性能。 　　本文详细描述了基于双目立体视觉的排爆机器人的多功能机械手自动定位系统的设计。 　　该系统首先由双目立体视觉技术计算出目标物在视觉坐标系中的三维坐标，?并将该坐标转换到机器人坐标系，?然后根据该坐标控制机械手实现自动定位。本文对该机器人的系统结构和双目立体视觉子系统进行了详细的描述。最后进行了实际的抓取实验，取得了良好的实验效果。 1、系统结构 　　该排爆机器人的主要功能部件为一辆能被远程操控的运动小车和一个多关节多