基于單目視覺的服務(wù)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著國內(nèi)外人口老齡化的日益嚴(yán)重，老年人和殘疾人對服務(wù)機(jī)器人的需求不斷增長，以助老助殘為開發(fā)目的的服務(wù)機(jī)器人研究得到了廣泛重視。本課題結(jié)合國家“863”項(xiàng)目中的“助老助殘實(shí)用型服務(wù)機(jī)器人的研究與開發(fā)”，研究并設(shè)計(jì)了服務(wù)機(jī)器人控制平臺，通過單目視覺系統(tǒng)和控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物（水杯）定位及抓取的功能，為進(jìn)一步的服務(wù)機(jī)器人智能系統(tǒng)的研究提供了理論依據(jù)和試驗(yàn)平臺。
　　 首先，根據(jù)課題任務(wù)要求，對服務(wù)機(jī)器人進(jìn)行了需求分析，并提出了總體設(shè)計(jì)方

2、案。在機(jī)械臂設(shè)計(jì)方面，采用了包含肩關(guān)節(jié)平移自由度、肩關(guān)節(jié)擺動自由度、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)及手爪在內(nèi)的四自由度的設(shè)計(jì)方案。根據(jù)機(jī)械臂的機(jī)械結(jié)構(gòu)特性，對各個關(guān)節(jié)的驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行了選型，并對手臂的運(yùn)動學(xué)正逆解及可達(dá)空間進(jìn)行了計(jì)算。在控制平臺方面，按照模塊化的設(shè)計(jì)思想，采用S3C44BOX核心板作為主控制系統(tǒng)核心，DM642開發(fā)板作為視覺系統(tǒng)核心，并根據(jù)實(shí)際需求對機(jī)器人的其他功能模塊進(jìn)行了初步選型。在控制算法方面，完成了機(jī)器人控制算法流程設(shè)計(jì)。

3、　　 其次，完成了機(jī)器人控制平臺的搭建。包括用于控制系統(tǒng)與視覺系統(tǒng)通訊的HPI接口電路及驅(qū)動開發(fā)；用于控制伺服電機(jī)控制器的接口電路及控制算法開發(fā)；用于機(jī)械臂復(fù)位的接口及算法開發(fā)，及基于LPC2119的ARM-CAN手爪舵機(jī)控制器的硬件電路及算法開發(fā)。
　　 再次，使用了基于DM642的單目視覺系統(tǒng)對目標(biāo)物進(jìn)行了識別與空間定位。本文根據(jù)目標(biāo)物的顏色信息對圖像進(jìn)行彩色閾值分割，然后通過改進(jìn)的線段表法對連通域信息進(jìn)行提取，并結(jié)合目標(biāo)