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机器人视觉伺服半实物仿真研究

许雅田  
【摘要】: 随着机器人应用领域的不断扩大,机器人的工作环境也越来越复杂,视觉信息已成为机器人最为重要的感知功能,视觉伺服技术也成为机器人研究的热点。寻求简单有效的方法来实现机器人视觉伺服仿真具有重要意义。本文针对机器人视觉伺服中主要问题进行研究,主要完成以下工作: 1.研究了机器人运动学理论,对齐次矩阵和欧拉角结合位置的坐标描述方法进行了推导,分析了两种描述方式的优缺点,并给出了转换方法,对PUMA560机器人求解了运动学正逆问题,给出了相应解法。 2.设计了机器人视觉伺服半实物仿真系统整体方案,研究了OpenGL相关内容,并在VC8.0中搭建虚拟仿真平台部分:包括三维仿真环境的建立、机器人图形显示、机器人驱动部分、运动学算法实现,以及轨迹规划等,并通过实验验证了算法的正确性。 3.利用DirectShow在虚拟仿真框架下开发图像采集软件部分,解决了半实物仿真的接口软件问题和视觉伺服的图像显示问题。DirectShow技术的应用使得半实物仿真平台可以支持多种视频采集设备,增强了系统的扩展性。 4.针对视觉伺服中图像处理计算量大,耗时长的缺点,设计卡尔曼预测器对图像特征点位置进行预测,并设置动态跟踪窗口,转换全局图像处理为局部图像处理。实验表明算法可以显著提高系统的实时性和抗干扰性。


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