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分布式视觉伺服机器人系统研究

吴玉斌  
【摘要】:基于GRB-400四自由度机器人系统和CORECO高速图像采集系统,应用TCP/IP技术,组成分布式视觉伺服机器人系统,并用PID和模糊控制实现了物体二维运动的跟踪。分布式系统已广泛应用于诸如:SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)、DCS(distributed Control system)、ATM及多种因特网服务系统等领域。上世纪80年代末0来,关于多机器人协作系统的研究,特别是基于分布式人工智能领域中的多智能体系统的概念的研究,在机器人学中得到了越来越多的关注,本文的分布式视觉伺服机器人系统就是由此延伸而来。 通常视觉伺服机器人系统可分解成两个主要子系统(视觉反馈系统和机器人控制系统)。通过分布式自率系统的概念实现两子系统协同工作是简单方便的。本文使用此方法构造了视觉伺服机器人系统,在此系统中,视觉反馈系统负责图像捕获、图像处理、特征提取以及对反馈信息进行加密打包最终发送给机器人控制系统;而机器人控制系统将对接收回来的反馈信息拆包解密,结合机器人的当前状态,运用视觉伺服机器人数学模型控制机器人到达相应的位置。本文通过以太网使两子系统构成闭环系统,使用基于TCP/IP技术,编写了Server/Client模式的windows sockets通讯程序。这使得单独进行诸如图像处理、特征提取、视觉控制器设计、控制算法等的研究变得更容易和方便。 本文主要研究视觉伺服机器人系统的组成及其工作原理、视觉伺服机器人数学模型、分布式系统、系统调试、分布式机器人视觉伺服系统的相关算法等,最终给出了实物系统。运用自动阈值法对图像进行二值化处理,结合数字滤波技术,提高了视觉反馈系统的鲁棒性;并最终通过PID控制和模糊控制实现物体二维运动的跟踪。


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