基于位置的機械臂視覺控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、為了適應(yīng)環(huán)境的變化，機器人需要有外部傳感器來感知外部環(huán)境，而視覺傳感器提供的信息量最大。視覺傳感器的引入能夠使機器人的智能化程度有很大的提高。
　　視覺伺服控制系統(tǒng)是根據(jù)視覺傳感器得到的目標物體的位置信息，需要在機械臂逆運動學(xué)的基礎(chǔ)上，計算在笛卡爾空間中的誤差，設(shè)計視覺控制器消除關(guān)節(jié)空間的誤差。本論文的目標是實現(xiàn)機械臂的基于位置的視覺控制系統(tǒng)的設(shè)計，使機械臂末端執(zhí)行器跟蹤運動物體的軌跡。視覺控制系統(tǒng)包括關(guān)節(jié)伺服控制系統(tǒng)和基于位置的

2、視覺控制器。
　　本文首先分析了機器人技術(shù)和機器視覺的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，介紹了視覺伺服系統(tǒng)的分類，根據(jù)實體機械臂的特點，選擇了攝像機固定、基于位置的視覺伺服控制系統(tǒng)。然后進行了機械臂的運動學(xué)分析，并進行了運動學(xué)分析的仿真驗證。設(shè)計調(diào)試了關(guān)節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)，關(guān)節(jié)驅(qū)動電路板采用PWM調(diào)速的方式，速率控制閉環(huán)（內(nèi)環(huán)）選用的傳感器是ADI公司的ADXRS300速率陀螺，位置控制閉環(huán)（外環(huán)）的反饋環(huán)節(jié)是高精度角度儀。
　　視覺子系統(tǒng)采

3、用TI公司的DSP高速處理器DM6437來實現(xiàn)圖像的采集和處理，通過蛇模型的貪心算法提取目標物體的特征。將得到的目標物體的位置信息通過串口傳送給MATLAB的接收模塊，通過坐標變換轉(zhuǎn)換成機械臂末端執(zhí)行器的位置信息，在 Simulink中搭建視覺控制器，將末端執(zhí)行器的位置信息轉(zhuǎn)換成六個關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)角度，并實現(xiàn)閉環(huán)控制，調(diào)節(jié)控制參數(shù)，使機械臂更好地跟蹤目標物體。通過實驗可以看出設(shè)計方案比較簡單實用，控制效果很好，使機械臂實現(xiàn)了實時跟蹤的任務(wù)。