基于幾何約束的種子取樣機器人示教及自標定方法研究.pdf

1、操作對象的自動定位和機器人示教是機器人應用基礎研究中的關鍵問題，對此開展研究工作具有重要的應用價值和理論意義。本文在中科院先導課題支持下，針對種子取樣過程中操作對象的自動定位和機器人示教問題，設計并實現(xiàn)了種子切削取樣機器人系統(tǒng)，解決了種子取樣過程的自定位和示教問題，并通過實驗證明了所提方法的正確性。論文的主要工作如下:
　　1.依據(jù)種子切削取樣課題任務的要求，結合國內外育種專家對種子取樣自動化裝備的需求，設計并實現(xiàn)了一種作物種子切

2、削取樣機器人系統(tǒng)，編寫了上位機程序，解決了取樣過程的自定位和直接示教問題。
　　2.針對種子切削取樣機器人系統(tǒng)中取樣操作的自定位問題，分析了種子取樣盒的幾何結構特點，提出了基于幾何約束的機器人自標定方法。該自標定方法基于種子取樣盒坐標點的幾何約束關系，利用取樣盒坐標系與機器人基坐標系的齊次坐標變換方法，解決了取樣操作中的自定位問題，實現(xiàn)了取樣點坐標位置的自動獲取。
　　3.為了實現(xiàn)取樣過程中機器人直接示教功能，研究了機器人直

3、接示教問題，采用基于位置調整的主動柔順控制方法，在ER6C60上開發(fā)了一種基于拖曳的機器人直接示教系統(tǒng)。該直接示教系統(tǒng)采用了基于力傳感器的主動柔順控制算法，利用多維力傳感器獲得外部的示教力/力矩信息，將經力坐標變換后的力信號矢量轉換為機器人的位置調整量，達到了順應性控制的目的。上位機采用基于MFC對話框程序，從而實現(xiàn)了機器人的直接牽引示教功能。
　　4.實驗表明，基于幾何約束的自標定方法計算的種子坐標位置與實際位置坐標誤差小于0.