| 【中文题名】 | 机器人火炬交接中的视觉伺服 |
| 【英文题名】 | Visual Servoing in Torch Transferring of Robot |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-3-2 |
| 【中关键词】 | 机器人,视觉伺服,识别,无标定,跟踪,递推最小二乘法 |
| 【英关键词】 | robot,visual servoing,recognize,uncalibrated,track,pseudo-inverse matrix of image Jacobian, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>机器人技术>机器人> |
| 【论文摘要】 |
本论文来源于863高技术项目《仿人机器人柔顺性控制技术研究》的子课题,研究在PA10-6CE机器人上实现手眼图像系统的无标定视觉伺服控制,实现静态跟踪火炬的目的。
本论文的任务是在机器人火炬交接的过程中,首先利用摄像机和图像采集卡将摄像机所获取的视觉信息转换成数字图像信息,从机器人的工作环境中识别出火炬,识别火炬主要是选取了火炬的颜色特征与几何形状特征作为识别的依据,并将两者组合成有意义的图像特征,采用一系列的图像处理算法识别出火炬,再从中提取有用的图像特征信息:目标物的重心点;然后采用无标定的视觉伺服方法,通过递推最小二乘法直接完成图像雅可比伪逆矩阵的在线估计,进而计算出机器人关节角的变化量,反馈给PA10-6CE机器人控制器,控制机器人相应关节运动,通过不断地调整图像雅克比伪逆矩阵各个元素的值,引导机器人在图像平面内跟踪上目标物火炬,最终完成工业机器人的静态视觉伺服。 |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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ABSTRACT |
5-9 |
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第一章 绪论 |
9-17 |
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1.1 引言 |
9 |
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1.2 国内外研究现状 |
9-14 |
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1.2.1 早期发展状况 |
9-10 |
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1.2.2 视觉伺服系统简介 |
10-12 |
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1.2.3 图像特征选择 |
12-13 |
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1.2.4 视觉控制器的现有设计方法 |
13-14 |
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1.3 视觉伺服发展方向 |
14-15 |
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1.4 研究趋势 |
15-16 |
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1.5 本论文的研究内容与目标 |
16 |
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1.6 本章小结 |
16-17 |
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第二章 图像处理方法介绍 |
17-25 |
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2.1 引言 |
17-18 |
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2.2 本系统的数字图像处理方法 |
18-24 |
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2.2.1 彩色图像与灰度图像之间的转换 |
18 |
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2.2.2 颜色模型转换 |
18-19 |
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2.2.3 噪声抑制与空穴填充 |
19-20 |
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2.2.4 检测图像中黄色区域与绿色区域之间的位置关系 |
20 |
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2.2.5 SOBEL边缘检测算子 |
20-21 |
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2.2.6 图像平滑 |
21-22 |
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2.2.7 哈夫变换 |
22-24 |
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2.2.8 平行线的检测与平行线区间内颜色的保留 |
24 |
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2.3 本章小结 |
24-25 |
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第三章 火炬的识别 |
25-34 |
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3.1 火炬的特征 |
25 |
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3.2 火炬识别的步骤 |
25 |
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3.3 实验环境与识别结果 |
25-32 |
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3.3.1 检测出黄色的火炬握柄 |
26-27 |
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3.3.2 去除噪声与孔洞 |
27 |
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3.3.3 中值滤波与边缘提取 |
27-28 |
|
3.3.4 检测出火炬两侧边间的区域 |
28-31 |
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3.3.5 识别出紫色的环 |
31 |
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3.3.6 加入干扰物体进行识别 |
31-32 |
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3.3.7 输出图像大小的影响 |
32 |
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3.4 本章小结 |
32-34 |
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第四章 无标定的视觉伺服方法 |
34-41 |
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4.1 问题的提出 |
34 |
|
4.2 传统的无标定方法 |
34-35 |
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4.3 图象特征的选择 |
35-36 |
|
4.4 雅克比伪逆矩阵的求取 |
36-40 |
|
4.4.1 雅克比伪逆矩阵的递推估计 |
37-38 |
|
4.4.2 递推最小二乘法 |
38 |
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4.4.3 无标定视觉伺服离散系统的稳定性 |
38-39 |
|
4.4.4 雅可比伪逆矩阵初值的估计 |
39-40 |
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4.5 本章小结 |
40-41 |
|
第五章 工业机器人对固定目标的跟踪 |
41-51 |
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5.1 试验系统 |
41-43 |
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5.1.1 CCD摄像机 |
41-42 |
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5.1.2 图像采集卡 |
42 |
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5.1.3 工业机器人 |
42-43 |
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5.1.4 多媒体计算机 |
43 |
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5.2 任务描述 |
43-45 |
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5.3 图像的延时 |
45 |
|
5.4 控制比例系数K的选取 |
45-46 |
|
5.5 系统的其他功能 |
46-49 |
|
5.5.1 连续的视觉伺服 |
46 |
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5.5.2 机器人向着目标物前进 |
46-47 |
|
5.5.3 火炬倾斜度的跟踪 |
47 |
|
5.5.4 手眼系统深度的初步估计 |
47-48 |
|
5.5.5 伺服过程中数据的实时显示 |
48-49 |
|
5.6 与其它图像雅可比矩阵求取方法的比较 |
49-50 |
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5.7 本章小结 |
50-51 |
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第六章 总结与展望 |
51-52 |
|
致谢 |
52-53 |
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作者在学期间发表的论文清单 |
53-54 |
|
参考文献 |
54-55 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.382007 |
