【摘要】：隨著柔性自動化生產(chǎn)線的大規(guī)模運(yùn)用,工業(yè)機(jī)器人已成為生產(chǎn)線上的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備。路徑規(guī)劃作為工業(yè)機(jī)器人智能控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,逐漸成為了機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)�；跈C(jī)器視覺技術(shù)不斷成熟應(yīng)用的背景下,本文以雙目視覺技術(shù)與路徑規(guī)劃技術(shù)為支撐,對工業(yè)機(jī)器人路徑規(guī)劃系統(tǒng)進(jìn)行了研究。首先,闡述了本課題研究的背景及意義,并介紹了工業(yè)機(jī)器人發(fā)展概況、機(jī)器視覺技術(shù)及路徑規(guī)劃技術(shù)研究現(xiàn)狀。在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)整體框架的基礎(chǔ)上,確定了本文機(jī)器人路徑規(guī)劃系統(tǒng)的兩個技術(shù)支撐,即雙目視覺技術(shù)和啟發(fā)式的路徑規(guī)劃算法。其次,采用基于雙目視覺的三維重構(gòu)技術(shù)完成了空間點(diǎn)云信息的獲取及環(huán)境建模。通過張正友標(biāo)定法完成雙目相機(jī)的標(biāo)定,然后利用半全局立體匹配算法得到場景視差圖,由視差圖深度恢復(fù)輸出場景的空間點(diǎn)云信息,最終根據(jù)相機(jī)坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系之間的映射關(guān)系,將點(diǎn)云信息投影到世界坐標(biāo)空間進(jìn)行柵格環(huán)境建模。再次,選擇Manhattan函數(shù)作為啟發(fā)式函數(shù),并在傳統(tǒng)A*算法的基礎(chǔ)上增加啟發(fā)權(quán)值優(yōu)化算法搜索性能。實(shí)現(xiàn)了基于啟發(fā)權(quán)值的A*算法從起始節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的空間最優(yōu)路徑輸出,并通過B樣條曲線對路徑平滑優(yōu)化處理,增強(qiáng)路徑的運(yùn)動平滑性。最后,自主搭建了雙目視覺系統(tǒng)和直角坐標(biāo)機(jī)器人硬件平臺,利用Matlab的GUI模塊設(shè)計編寫雙目視覺系統(tǒng)及機(jī)器人運(yùn)動仿真控制系統(tǒng)的界面,采用PC作為上位監(jiān)控,進(jìn)行機(jī)器人路徑規(guī)劃實(shí)驗(yàn),證明了本文路徑規(guī)劃方法的有效性。
【圖文】：

應(yīng)的運(yùn)控指令自主完成相應(yīng)操作，通過關(guān)節(jié)動力輸出和位移控制實(shí)現(xiàn)指定動作的逡逑機(jī)械組合。按照機(jī)械結(jié)構(gòu)的不同，總體上可將工業(yè)機(jī)器人劃分為并聯(lián)式機(jī)器人和逡逑串聯(lián)式機(jī)器人。圖１．１是工業(yè)機(jī)器人的典型代表，它們分別憑借著自身不同的優(yōu)逡逑勢被普遍應(yīng)用在搬運(yùn)、焊接、分揀等不同的領(lǐng)域［５］。逡逑圖１．１典型的工業(yè)機(jī)器人逡逑Ｆｉｇ邋１．１邋Ｔｙｐｉｃａｌ邋ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ邋ｒｏｂｏｔ逡逑工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷程總體上可分為如下的三個階段［６］：逡逑第一代機(jī)器人是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用比較多的示教型機(jī)器人，所謂示教是指逡逑通過手把手或者控制面板規(guī)劃機(jī)器人的運(yùn)動軌跡并進(jìn)行保存，機(jī)器人運(yùn)動時只需逡逑將軌跡信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制指令，由驅(qū)動系統(tǒng)控制機(jī)器人完成示教的操作，通逡逑常應(yīng)用于焊接、抓取、切割和搬運(yùn)等。逡逑第二代機(jī)器人載有多種傳感器，使得機(jī)器人能夠有效感知外部環(huán)境，廣泛應(yīng)逡逑用于目標(biāo)檢測、裝配、環(huán)境探測等領(lǐng)域。逡逑第三代機(jī)器人是當(dāng)前備受關(guān)注的智能式機(jī)器人，高度集成的ＡＩ芯片使得機(jī)逡逑器人能夠能根據(jù)捕捉到的命令信息和對環(huán)境的感知評估，自主決策及規(guī)劃運(yùn)動路逡逑徑。逡逑２逡逑

的日益凸顯，，工業(yè)機(jī)器人市場需求會愈加旺盛。大概到２０２０年國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人逡逑市場規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大到５８．９億美元，中國機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化白皮書中我國工業(yè)機(jī)逡逑器人銷售額及增長率的統(tǒng)計數(shù)據(jù)如圖１．２所示。隨著市場需求刺激的不斷提升，逡逑我國工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)也將迎來更深層次的革新。逡逑２０１２－２０２０年我丨》１工業(yè)機(jī)器人銷售額及增長率逡逑７０邐０．６逡逑ａ邋５６．１７％邐５８．９逡逑：ｍ邋ｅ邋ｉｕ邋Ｕ邋１邋ｉｒ＋ｒ逡逑２０１２邋２０２３邋２０１４邋２０１５邋２０１６邋２０１７邋２０１８邋２０１９邋２０２０逡逑ｍｍ邋ｍｍ邐—ｍｍ－逡逑圖１．２我國工業(yè)機(jī)器人銷售額及增長率逡逑Ｆｉｇ邋１．２邋Ｃｈｉｎａ＇ｓ邋ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ邋ｒｏｂｏｔ邋ｓａｌｅｓ邋ａｎｄ邋ｇｒｏｗｔｈ邋ｒａｔｅ逡逑１．２．２機(jī)器人路徑規(guī)劃研宄概況逡逑隨著工業(yè)機(jī)器人在自動化生產(chǎn)線的廣泛應(yīng)用，針對機(jī)器人路徑規(guī)劃問題的研逡逑究逐漸被學(xué)者們所重視，路徑規(guī)劃技術(shù)的變革在很大程度上促進(jìn)了機(jī)器人智能化逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP242.2

【參考文獻(xiàn)】

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4 蔡自興;郭t

本文編號：2596224