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《中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)》 2018年
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基于ROS的四轴机械臂运动控制与视觉定位的研究

张松伟  
【摘要】:近三十年来,机器人技术得到了飞速的发展,广泛的应用于社会的各个领域,特别是在一些人工不好操作的特殊环境中,机器人更是发挥了巨大的作用。在核电领域,核电站的日常检修和定期大修的操作过程中一些工具和异物难免会落入特殊区域,这时候就需要机械臂去完成这些异物的打捞夹取工作。传统上采用的多是人工遥控夹取的方法,整个操作过程花费时间长、效率低、准确度低,在智能化程度上有所欠缺。随着人工智能、机器视觉的发展,对特殊环境中的异物打捞机器人的升级换代是必不可少的,因此针对于机械臂在准确度、智能化控制方面的研究是十分必要且具有重要意义的。对于一个实物机械臂来说,实现其智能化控制是一件不容易实现的事。针对这个问题,本文考虑先进行虚拟仿真,并提出要采用在同一仿真平台下进行机械臂仿真和视觉定位研究的方法,优势在于同一平台下的数据可以更高效快速的进行交换处理,不需要考虑跨平台间的兼容性问题,这是实现智能化控制的重要的基础。综合考虑适用性等各方面因素,最终本文在仿真平台的选择上选用当下比较流行的ROS(Robot Operation System)平台,并开展了以下的研究工作:对本实验室自主研发的四轴机械臂的运动学特性展开研究,通过对四轴机械臂进行结构分析及简化,采用D-H法对简化后的模型进行建模分析,建立坐标系并以D-H参数来表征机械臂,推导其正向运动学和逆运动学的求解并进行验证。在ROS中搭建仿真平台,将Solidworks中的模型转化为URDF(统一机器人描述格式)文件,通过Rviz可视化工具对文件进行处理并显示,通过MoveIt!工具包对处理后的文件进行运动学分析及相关配置文件的构建,将模型文件转换为可以调用并进行路径规划的文件包。在ROS中对四轴机械臂进行虚拟仿真实验,进行路径规划和控制的研究。在ROS平台对机械臂定位进行一些探索,在视觉定位方面选用微软的Kinect传感器,并提出一种在ROS中利用Kinect来实现目标定位的方法。建立Kinect和ROS的连接,对Kinect在ROS平台中的标定进行探索研究,来实现Kinect内外参数的标定,获取目标物体的定位信息。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TP242

【参考文献】
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1 李建勇;刘雪梅;李雪霞;杜博阳;;基于ROS的开源移动机器人系统设计[J];机电工程;2017年02期
2 高俊;任宇铮;宋庆怡;彭静玉;;基于ROS的两轮移动机器人软件架构设计[J];电子技术;2016年11期
3 张小俊;李满宏;张明路;刘青松;黄晓辰;;核电站多功能水下机器人结构设计与分析[J];机械设计;2016年06期
4 孟勃;刘雪君;;一种自动、快速的Kinect标定方法[J];计算机工程与科学;2016年06期
5 郭欣桐;战艺;;基于ROS的服务型机器人新型控制方式[J];电子世界;2016年11期
6 杜树标;蒋韦韦;丁泮;;核环境机器人现状及关键技术分析[J];兵器装备工程学报;2016年05期
7 陈盛龙;平雪良;曹正万;蒋毅;;基于ROS串联机器人虚拟运动控制及仿真研究[J];组合机床与自动化加工技术;2015年10期
8 张鸿宇;刘威;许炜;王辉;;基于深度图像的多学习者姿态识别[J];计算机科学;2015年09期
9 段锁林;王琳琳;;智能轮椅路径规划优化问题的研究[J];计算机仿真;2015年03期
10 窦普;廖礼斌;张志刚;;基于μC/OS-Ⅱ水下异物打捞机器人控制系统的设计[J];计算机测量与控制;2014年07期
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1 鄢武;基于ROS和点云库的室内三维物体识别与姿态估计[D];广东工业大学;2016年
2 温宽昌;基于ROS的码垛机器人运动仿真及轨迹规划[D];哈尔滨工业大学;2016年
3 高慧;基于强化学习的移动机器人路径规划研究[D];西南交通大学;2016年
4 于研;基于ROS的机器人自然语言理解设计[D];西安电子科技大学;2015年
5 鲁恩萌;智能空中机器人系统的设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 周子希;基于构建地图的手势控制移动机器人[D];中国海洋大学;2015年
7 何笑寒;核电站救灾机器人轨迹规划与跟踪[D];上海交通大学;2015年
8 钱伟;基于ROS的移动操作机械臂底层规划及运动仿真[D];哈尔滨工业大学;2015年
9 张腾飞;基于多特征融合的人体姿态识别[D];哈尔滨工业大学;2014年
10 吕熙敏;池内表面水下移动焊接作业机器人研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 詹润哲;姜飞;;基于ROS与深度学习的移动机器人目标识别系统[J];电子测试;2018年15期
2 曾星;孙备;罗武胜;刘涛诚;鲁琴;;基于深度传感器的坐姿检测系统[J];计算机科学;2018年07期
3 匡雅;刘洋;;基于QFD的核事故应急作业机器人的需求分析[J];产业与科技论坛;2018年14期
4 胡兵;向凤红;毛剑琳;;一种改进的RRT机器人路径规划算法研究[J];软件导刊;2018年06期
5 张松伟;冯常;;基于ROS的四轴机械臂运动仿真与控制的研究[J];电子设计工程;2018年10期
6 韩昊旻;张崇明;陈志红;李传江;;基于ROS和激光雷达的AGV导航系统设计与实现[J];电子测量技术;2018年08期
7 鹿霖;谢树新;;ROS环境下的机器人仿真模型构建方法研究[J];现代电子技术;2018年07期
8 杭丽滨;周德红;李玉霞;;工业机器人人机交互系统的综合评价和实证分析[J];兵工自动化;2018年03期
9 刘磊;宁祎;;基于ROS的六自由度机械臂轨迹规划[J];自动化与仪表;2018年03期
10 范子健;徐晶;刘威;;基于多维度体感信息的在线考试异常行为监测[J];计算机工程与科学;2018年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张松伟;基于ROS的四轴机械臂运动控制与视觉定位的研究[D];中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所);2018年
2 吉志敏;基于ROS的同位素分装机器人运动规划及控制仿真研究[D];兰州理工大学;2018年
3 王洪英;关于深度学习结合软性机械手几何模型进行成堆物体抓取位置检测的研究[D];广东工业大学;2017年
4 张富强;四旋翼无人机的室内路径规划技术研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
5 李赟程;基于ROS平台下高维构形空间中机械臂的运动规划研究[D];北京工业大学;2017年
6 穆东;服务机器人机械臂及控制系统研究[D];长安大学;2017年
7 孙自飞;服务机器人动态环境下定位及物体抓取技术[D];东南大学;2017年
8 林克伟;基于ROS的可重构模块化机器人控制[D];广东工业大学;2017年
9 代西果;基于卷积神经网络的人体姿态识别研究[D];成都理工大学;2017年
10 刘凤;基于ROS的智能工业机器人系统的设计与实现[D];中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所);2017年
【二级参考文献】
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1 陈佳;孙辉;盛洲;张燕;;基于LPC1768的简单几何地图绘制系统[J];兵工自动化;2016年10期
2 白亮亮;平雪良;仇恒坦;张颖;蒋毅;;分布式室内移动机器人的定位与导航[J];轻工机械;2016年04期
3 左轩尘;韩亮亮;庄杰;石琪琦;黄炜;;基于ROS的空间机器人人机交互系统设计[J];计算机工程与设计;2015年12期
4 薛翠红;齐立萍;杨鹏;贾超;;一种服务机器人的实时物体识别与跟踪系统[J];河北工业大学学报;2015年06期
5 白亮亮;平雪良;陈盛龙;蒋毅;;分布式移动机器人控制系统设计与实现[J];机械设计与制造;2015年10期
6 ;我国成功研发六款核反应堆专用机器人[J];农村电工;2015年09期
7 张博洋;赵紫薇;欧阳钧;陈青山;;基于真空吸附的双足爬墙机器人研究[J];液压气动与密封;2015年06期
8 于浩;宿浩;杨雪;田春鹏;唐功友;;基于引导角的轮式移动机器人轨迹跟踪控制[J];控制与决策;2015年04期
9 卫光;倪靖滨;白玉磊;;浅谈核工业机器人及其自控与遥控切换技术[J];科技致富向导;2015年02期
10 沈华亚;朱万宁;董强敏;陈法国;延水滔;韩毅;;耐强辐射遥控探测机器人研制[J];核电子学与探测技术;2015年01期
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1 常旭剑;基于FAST检测及SIFT描述的特征检测算法[D];中北大学;2015年
2 石广升;基于Kinect的物体三维模型构建和姿态估计方法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
3 杨强;Youbot机器人轨迹规划研究[D];广东工业大学;2015年
4 鲁恩萌;智能空中机器人系统的设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2015年
5 黄亚运;面向生物采样的移动机械臂设计及控制[D];哈尔滨工业大学;2014年
6 张强;基于点云库的服务机器人视觉识别算法研究[D];中国科学技术大学;2014年
7 汪永元;工业机器人的系统分析与仿真研究[D];西南交通大学;2014年
8 林志强;面向智能服务机器人的物体感知研究[D];中国科学技术大学;2014年
9 洪增林;服务机器人的知识表达和智能推理[D];浙江大学;2014年
10 孙小凯;基于RGB-D信息的物体定位与识别[D];浙江大学;2014年
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2 张伟业;张炜;华龙新;王贵学;;一种新型的桌面级机械臂[J];中国科技信息;2018年16期
3 ;微型机械臂让微创手术更灵活更安全[J];传感器世界;2017年08期
4 高国华;李炼石;夏齐霄;王皓;任晗;;连续体机械臂振动特性研究[J];振动.测试与诊断;2018年01期
5 ;10千伏带电清障机械臂的研制(上)[J];中国质量;2018年02期
6 ;10千伏带电清障机械臂的研制(下)[J];中国质量;2018年03期
7 任晓琳;李洪文;;复杂多关节机械臂建模及逆运动学比较分析[J];吉林大学学报(信息科学版);2016年06期
8 韩亮亮;赫向阳;杨健;陈萌;;一种自移动空间机械臂末端执行器的研制[J];机器人;2016年06期
9 吕晓军;;空间机械臂机电一体化关节的设计及控制[J];现代制造技术与装备;2016年11期
10 郑棋棋;汤奇荣;张凌楷;黎杰;谢宗武;刘宏;;空间机械臂建模及分析方法综述[J];载人航天;2017年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 董永飞;蔡志勤;邱小璐;;水下机械臂动力学分析与滑模控制[A];第十届全国多体动力学与控制暨第五届全国航天动力学与控制学术会议论文摘要集[C];2017年
2 李正;杨帆;刘晓源;;机动卫星机械臂任务可规划平台设计[A];2018软件定义卫星高峰论坛会议摘要集[C];2018年
3 陈书通;王永滨;王磊;徐城方;;空间充气式机械臂技术研究[A];第二届可展开空间结构学术会议摘要集[C];2016年
4 赵杰亮;阎绍泽;;热辐射作用下的空间机械臂动力学特性分析[A];北京力学会第二十二届学术年会会议论文集[C];2016年
5 赵宝山;杨勇;李跃华;吴霞;许波;;空间机械臂微重力模拟方法研究[A];2014年可展开空间结构学术会议摘要集[C];2014年
6 梁捷;陈力;;漂浮基空间机械臂姿态与末端抓手协调运动的模糊变结构滑模控制[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
7 黄登峰;陈力;;基于双向映射神经元网络的漂浮基空间机械臂逆运动学控制[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
8 陈志勇;陈力;;漂浮基空间机械臂系统惯性期望轨迹跟踪的改进变结构滑模控制[A];第八届全国动力学与控制学术会议论文集[C];2008年
9 梁捷;陈力;;具有未知载荷参数的漂浮基空间机械臂姿态、关节协调运动的模糊自适应控制[A];第八届全国动力学与控制学术会议论文集[C];2008年
10 张继辉;;助力机械臂在汽车制造业中的应用[A];第九届河南省汽车工程技术研讨会论文集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李超;曲道奎:机器人,一场关乎未来的革命[N];经济观察报;2015年
2 胡林 中国青年报·中青在线记者 雷宇;武汉两名95后女大学生变成“机器人保育员”[N];中国青年报;2018年
3 本报记者 贺骏;猎豹移动发布五款机器人 机械臂调制咖啡或成“豹”款[N];证券日报;2018年
4 见习记者 王闲乐 通讯员 邱志涛;控制机械臂 手术如绣花[N];解放日报;2017年
5 本报记者 唐婷;这个“左撇子”机器人会画画[N];科技日报;2017年
6 本报首席记者 张锐鑫 通讯员 宋明丽 窦芳超;探访中航光电“机器人大工匠”[N];洛阳日报;2017年
7 陈宜勇 丁悦;古城煤矿用上回撤“机器人”[N];中国矿业报;2017年
8 经济日报·中国经济网记者 佘颖;最强拣货员是个机器人[N];经济日报;2017年
9 IT时报记者 吴雨欣;《我是未来》这些黑科技 服[N];IT时报;2017年
10 本报记者 高博;一年没见,机器人长本事了[N];科技日报;2017年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张龙;空间机械臂在轨捕获碰撞动力学及控制研究[D];北京邮电大学;2017年
2 宋韬;轮式移动机械臂倾覆与滑移问题研究[D];上海大学;2016年
3 杜艳丽;可重构机械臂分散控制及主动容错控制方法研究[D];吉林大学;2014年
4 王琨;提高串联机械臂运动精度的关键技术研究[D];中国科学技术大学;2013年
5 杜滨;全方位移动机械臂协调规划与控制[D];北京工业大学;2013年
6 史先鹏;模块化移动机械臂运动规划与控制[D];华东理工大学;2010年
7 崔博文;噪声测量用机械臂的结构及控制[D];合肥工业大学;2006年
8 郑桦;机械臂系统的网络远程控制研究与实现[D];中国科学技术大学;2007年
9 林壮;欠驱动水平机械臂滑模变结构控制研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
10 周帆;受环境约束的可重构机械臂系统鲁棒分散容错控制方法研究[D];长春工业大学;2018年
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1 王懂;基于阻抗控制的机械臂力/位置控制关键技术研究[D];山东大学;2018年
2 房子建;机械臂在表面贴装中的定位与控制研究[D];山东大学;2018年
3 章浩;吸烟机桌面机械臂系统的研究与设计[D];中国科学技术大学;2018年
4 王兆光;六自由度机械臂避障路径规划研究[D];西南交通大学;2018年
5 鲁彩丽;六自由度机械臂轨迹跟踪控制策略研究[D];西南交通大学;2018年
6 张松伟;基于ROS的四轴机械臂运动控制与视觉定位的研究[D];中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所);2018年
7 王应明;机械臂式治疗床的避障轨迹规划及运动控制研究[D];兰州理工大学;2018年
8 金翰林;基于视觉的机械臂空间目标抓取研究[D];沈阳工业大学;2018年
9 李钊;基于机械臂的复杂曲面的视觉检测系统设计[D];沈阳工业大学;2018年
10 王楚;仿人机械臂的运动规划与优化算法研究[D];浙江大学;2018年
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