水平視覺光電機(jī)器人軟件系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、機(jī)器人是多學(xué)科交叉的高新技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域,是一個國家現(xiàn)代化實力的強(qiáng)有力的佐證。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展日新月異,工業(yè)機(jī)器人在精度、效率和智能化集成度等方面都有了很大的提高,發(fā)揮著越來越重要的作用:在信息反饋方面,基于視覺伺服的機(jī)器人系統(tǒng)通過直接從圖像中提取有用信息大大擴(kuò)展了信息窗口,是機(jī)器人感知能力的一次質(zhì)的提升;在下位機(jī)方面,使用運動控制卡對機(jī)器人進(jìn)行控制成為一種趨勢,具有成本低、精度高、易于開發(fā)等特點。本文內(nèi)容如下:
　　(1)視覺機(jī)器

2、人軟件系統(tǒng)總體設(shè)計:系統(tǒng)的硬件環(huán)境是以SCARA型水平四軸機(jī)器人為本體,固高運動控制卡作為核心控制板;軟件開發(fā)環(huán)境選擇Windows系統(tǒng)下Microsoft Visual Studio2008作為開發(fā)平臺,并且基于Qt應(yīng)用程序框架進(jìn)行開發(fā)。軟件系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計,主要分為算法模塊,視覺處理模塊和運動邏輯控制模塊等,主要的工作是這些模塊的設(shè)計、編碼以及測試;
　　(2)運動控制算法模塊設(shè)計:此模塊負(fù)責(zé)軌跡規(guī)劃等任務(wù)的計算工作,本文采

3、用的方法是基于經(jīng)典的D-H方法建立機(jī)器人空間模型,首先求解機(jī)器人正、逆運動學(xué)問題,進(jìn)一步實現(xiàn)關(guān)節(jié)空間和笛卡爾空間的插值算法,然后使用 Robotics Box進(jìn)行三維仿真,最后使用計算機(jī)語言實現(xiàn)算法并進(jìn)行實驗和驗證;
　　(3)視覺處理模塊設(shè)計:研究了機(jī)器人的視覺標(biāo)定和后續(xù)的圖像處理的方法,基于世界領(lǐng)先的視覺處理軟件Halcon完成相關(guān)開發(fā),具體開發(fā)的功能包括:攝像機(jī)標(biāo)定、機(jī)器人手眼關(guān)系標(biāo)定、灰度化、濾波去噪、二值化、形狀匹配等,

4、該模塊最終將圖像中的點轉(zhuǎn)化為機(jī)械臂關(guān)節(jié)空間矢量;
　　(4)運動腳本和邏輯控制設(shè)計:使用 C++內(nèi)嵌 Lua解釋器的方法設(shè)計和解析自主設(shè)計的運動控制腳本,本文所設(shè)計的腳本實現(xiàn)了順序執(zhí)行、條件執(zhí)行和循環(huán)執(zhí)行等多種控制邏輯,并且支持邏輯控制的嵌套。
　　本文結(jié)合經(jīng)典軌跡規(guī)劃算法和插值算法,實現(xiàn)基于三次插值的直線、圓弧軌跡規(guī)劃算法,并對算法的實際效果進(jìn)行測試和驗證;視覺模塊標(biāo)定誤差較小,圖像處理后能較準(zhǔn)確提取出目標(biāo)物體重心坐標(biāo).。