基于視覺(jué)機(jī)器人的目標(biāo)定位技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國(guó)科技水平的不斷進(jìn)步，代表著當(dāng)代高新科技發(fā)展前沿的視覺(jué)機(jī)器人技術(shù)，已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。作為機(jī)器人感知信息的重要手段之一，視覺(jué)技術(shù)不但增強(qiáng)了機(jī)器人適應(yīng)環(huán)境、認(rèn)知環(huán)境的能力，同時(shí)還提高了其工作效率。但作為機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，工業(yè)機(jī)器人仍面臨著如何研發(fā)合適的視覺(jué)技術(shù)，進(jìn)而解決其智能化、信息化的問(wèn)題。工業(yè)環(huán)境下的目標(biāo)識(shí)別與定位是工業(yè)機(jī)器人最常規(guī)的作業(yè)，也是柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的重要環(huán)節(jié)。從而，研

2、究視覺(jué)工業(yè)機(jī)器人的目標(biāo)識(shí)別與定位具有十分重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。
　　本文將重點(diǎn)研究如何利用視覺(jué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)目標(biāo)的三維定位及空間姿態(tài)獲取，并在此基礎(chǔ)上聯(lián)合工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的抓取、分揀。為了完成這一目標(biāo)，本文詳述了基于視覺(jué)技術(shù)的工業(yè)目標(biāo)識(shí)別與定位的整體流程和技術(shù)方法，包括從圖像中得到目標(biāo)的二維位置信息、雙目視覺(jué)下的深度信息獲取，并對(duì)基于空間點(diǎn)云的目標(biāo)姿態(tài)獲取進(jìn)行了初步研究與仿真實(shí)驗(yàn)。主要研究工作如下：
　?。?）詳細(xì)闡述

3、了視覺(jué)定位的基本理論和技術(shù)流程，包括：攝像機(jī)的成像模型、各視覺(jué)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系、攝像機(jī)標(biāo)定的理論和方法以及雙目立體視覺(jué)的測(cè)距原理等。同時(shí)，對(duì)比了基于OpenCV和基于MATLAB兩種標(biāo)定方法，得到了基于OpenCV的標(biāo)定方法在保證標(biāo)定精度基礎(chǔ)上具有良好的程序移植性的結(jié)論。
　?。?）在目標(biāo)的識(shí)別和定位研究中，首先采用基于邊緣梯度的形狀匹配算法識(shí)別目標(biāo)，并通過(guò)基于亞像素的邊緣細(xì)化算法來(lái)提高識(shí)別速度，結(jié)合攝像機(jī)標(biāo)定及坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換結(jié)果

4、，得出目標(biāo)在二維平面上的精確位置信息，然后，在此基礎(chǔ)上通過(guò)雙目視覺(jué)的三角測(cè)距原理獲取目標(biāo)的深度信息。
　?。?）已知目標(biāo)的三維坐標(biāo)后，基于目標(biāo)輪廓的空間點(diǎn)云，提出一種利用模型點(diǎn)云和目標(biāo)點(diǎn)云之間剛體變換關(guān)系來(lái)獲取目標(biāo)空間姿態(tài)的方法，并采用基于迭代最近點(diǎn)（ICP）算法的三維點(diǎn)云配準(zhǔn)方法計(jì)算該剛體變換，最后針對(duì)提出方法的配準(zhǔn)效果進(jìn)行了MATLAB仿真驗(yàn)證。
　　（4）進(jìn)行了聯(lián)合視覺(jué)技術(shù)與工業(yè)機(jī)器人的定位抓取實(shí)驗(yàn)，在完成視覺(jué)坐標(biāo)系到