基于視覺處理和蟻群算法的Tripod機(jī)器人最優(yōu)路徑規(guī)劃.pdf

1、工業(yè)生產(chǎn)中，通常需要完成對目標(biāo)物體的分揀。該過程重復(fù)單一，容易使人疲勞和出錯(cuò)，而視覺機(jī)器人卻能準(zhǔn)確高效地將其完成。本文采用Tripod機(jī)器人，旨為設(shè)計(jì)一套視覺系統(tǒng)，使其具有良好的視覺處理功能。
　　本文將實(shí)際工業(yè)分揀過程簡化成Tripod平臺上幾何體的抓取和放置。為實(shí)現(xiàn)Tripod對幾何體準(zhǔn)確、快速地拾放，設(shè)計(jì)了圖像處理算法和路徑規(guī)劃算法。圖像處理部分運(yùn)用圖像采集及預(yù)處理，中心點(diǎn)與角度定位，形狀、顏色與符號識別等模塊處理圖像；路徑

2、規(guī)劃部分運(yùn)用蟻群算法獲取最優(yōu)路徑，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的總運(yùn)動路徑最短且同一顏色幾何體放置在一起。
　　圖像采集及預(yù)處理。在Tripod控制柜側(cè)面安裝攝像頭，獲取操作平臺圖像；側(cè)拍圖像存在畸變，透視變換獲得其矯正圖；灰度化去除圖像中的彩色信息；雙邊濾波降低圖像中的噪聲；改進(jìn)的雙閾值Otsu二值化處理圖像；改進(jìn)的Canny算子提取圖像邊緣。
　　平臺及幾何體的定位與識別。兩步定位法實(shí)現(xiàn)外環(huán)幾何體中心點(diǎn)及內(nèi)環(huán)孔位中心點(diǎn)的精確定位；Houg

3、h變換檢測三角形、星形邊緣線段與坐標(biāo)軸夾角，獲取旋轉(zhuǎn)角度值；Hough變換圓檢測、線段檢測并利用幾何特性，實(shí)現(xiàn)形狀識別；提取幾何體中心點(diǎn)RGB分量值并在HLS色系實(shí)現(xiàn)顏色分類；基于規(guī)則的符號識別算法，判斷幾何體類別和統(tǒng)計(jì)字符連通域內(nèi)層邊界個(gè)數(shù)實(shí)現(xiàn)符號辨識。
　　基于蟻群算法的最優(yōu)路徑設(shè)計(jì)。將Tripod最優(yōu)路徑規(guī)劃問題歸納為帶有約束條件的旅行商問題。傳統(tǒng)蟻群算法存在收斂速度慢和易陷入局部最優(yōu)等缺陷。自適應(yīng)調(diào)整啟發(fā)函數(shù)，提高搜索速度

4、；優(yōu)化信息素更新機(jī)制，實(shí)現(xiàn)全局最優(yōu)。最終得到幾何體的最優(yōu)抓放順序。
　　TCP/IP通信。建立Tripod和計(jì)算機(jī)的TCP/IP通信連接，將所有幾何體信息傳輸給貝加萊PCC控制器。其運(yùn)動控制系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)并發(fā)出控制指令，驅(qū)使機(jī)械臂運(yùn)動。
　　Tripod按照預(yù)定路徑將外環(huán)幾何體拾起，放入內(nèi)環(huán)相應(yīng)形狀的孔位中，抓放的準(zhǔn)確率和抓放過程的快速性都取得了滿意的效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該視覺系統(tǒng)在Tripod平臺上準(zhǔn)確、快速地實(shí)現(xiàn)了特定的拾