隨著工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模的不斷擴(kuò)大,其應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)展。在焊接、激光切割以及噴涂等新興的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域,傳統(tǒng)的機(jī)器人軌跡編程方式,例如示教器編程和人工拖拽示教,具有技術(shù)門檻高、編程效率低等缺點,不能滿足此類行業(yè)小批量、短周期、款式種類多的加工特點,成為了工業(yè)機(jī)器人進(jìn)一步應(yīng)用推廣的一道門檻。針對傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人軌跡編程方式復(fù)雜低效的問題,本文對機(jī)器人演示編程（Robot programming by demonstration,RPD）研究領(lǐng)域進(jìn)行了深入研究,設(shè)計并開發(fā)了一種基于球桿示教筆的機(jī)器人軌跡演示編程系統(tǒng)。通過設(shè)計的球桿示教筆和機(jī)器視覺算法,實現(xiàn)了高效的軌跡編程示教。系統(tǒng)基于機(jī)器人操作系統(tǒng)（Robot operating system,ROS）平臺開發(fā),并配有圖形交互界面和手勢交互界面,具有良好的可擴(kuò)展性和用戶友好性。根據(jù)示教任務(wù)需求,設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的球桿示教筆,提出了基于機(jī)器視覺捕捉示教筆軌跡的示教方案。使用Kinect相機(jī)采集機(jī)器人工作空間的點云數(shù)據(jù),設(shè)計算法從點云數(shù)據(jù)中提取示教筆的位姿信息。結(jié)合標(biāo)定后的相機(jī)外參數(shù),獲得標(biāo)記物在機(jī)器人基坐標(biāo)系下的位姿信息,并... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

樂高積木組裝仿真實驗[4]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文3系統(tǒng)最終生成有效的機(jī)器人程序，完成機(jī)器人演示編程任務(wù)。圖2-2手電筒的演示編程流程圖[4]1.3.2國外研究現(xiàn)狀國外對機(jī)器人演示編程的研究十分注重，并且已經(jīng)取得了不錯的進(jìn)展，在機(jī)器人演示編程的關(guān)鍵技術(shù)難題上都有所突破。許多高校和研究機(jī)構(gòu)都在機(jī)器人演示編程技術(shù)領(lǐng)域開展了深入的研究，如荷蘭的戴爾福特大學(xué)，英國的埃塞克斯大學(xué)等。來自加拿大麥克馬斯特大學(xué)JineshPatel等人開發(fā)了一種面對工業(yè)零件分揀任務(wù)的具有容錯能力的機(jī)器人演示編程系統(tǒng)[8]。他們的硬件平臺由一臺深度相機(jī)（Kinect），一臺六自由度機(jī)械臂（CRSRobotics）和一個固定在機(jī)械臂末端的電磁吸爪組成（圖2-3）。這套演示編程系統(tǒng)的主要目的是通過人手先指向工作臺上的不同形狀的工件（螺釘、墊圈、螺母），然后再指向要將其分撿的盒子，通過視覺處理使機(jī)器人能夠自動進(jìn)行零件的分揀工作。他們的主要工作集中在視覺處理方面的手勢識別和零件識別的軟件算法上。JineshPatel將實現(xiàn)零件分揀的算法任務(wù)分為兩個主要模塊，分別是示教模塊和分

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文4揀模塊，每個模塊又包含許多個子任務(wù)。在零件識別算法中，他們在HSV顏色空間中進(jìn)行零件圖像的分割，利用圖形學(xué)處理對零件的特征進(jìn)行提取，將零件的輪廓面積，孔的個數(shù)和包絡(luò)零件輪廓的最小矩形區(qū)域的長寬比作為零件的三個特征以識別不同零件。圖2-3JineshPatel的機(jī)器人演示編程系統(tǒng)[8]在手勢識別算法中，他們在HSV顏色空間中將人手分割出來，通過計算輪廓中心到輪廓的最大距離獲取指尖的位置信息。在人機(jī)交互方面，他們使機(jī)器人用語音將當(dāng)前需要執(zhí)行的任務(wù)傳達(dá)給人類演示者，并通過語音提示演示操作中出現(xiàn)的錯誤，大大提高了系統(tǒng)的友好性和容錯能力。瑞典隆德大學(xué)成立了SARAFun（SmartAssemblyRobotwithAdvancedFunction-alities）項目，其目的是為了讓非專業(yè)用戶能夠在不到一天的時間內(nèi)將雙手動裝配任務(wù)集成到機(jī)器人上。在2017年，瑞典隆德大學(xué)的MathiasHaagea等人開發(fā)了一種應(yīng)用于裝配任務(wù)的演示編程系統(tǒng)[9]。他們的系統(tǒng)利用先進(jìn)的計算機(jī)視覺方法去檢測和追蹤裝配任務(wù)中的零件，結(jié)合最先進(jìn)的演示裝配語義分析，使用機(jī)器人知識集成框架自動合成和部署機(jī)器人程序，用于人工演示的裝配任務(wù)。他們還設(shè)計開發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)的人機(jī)交互（HumanRobotInteraction,HRI）界面，用于幫助演示者以直觀的方式演示組裝任務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于Kinect v2的實時精確三維重建系統(tǒng)[J]. 李詩銳,李琪,李海洋,侯沛宏,曹偉國,王向東,李華.  軟件學(xué)報. 2016(10)
[2]基于聚類改進(jìn)的KNN文本分類算法[J]. 周慶平,譚長庚,王宏君,湛淼湘.  計算機(jī)應(yīng)用研究. 2016(11)
[3]基于ROS的機(jī)器人模型構(gòu)建方法研究[J]. 曹正萬,平雪良,陳盛龍,蔣毅.  組合機(jī)床與自動化加工技術(shù). 2015(08)

碩士論文
[1]面向工業(yè)裝配演示編程的機(jī)械臂運動控制[D]. 王浩.浙江大學(xué) 2018
[2]面向工業(yè)裝配演示編程的動作識別[D]. 譽洪生.浙江大學(xué) 2017
[3]面向工業(yè)裝配演示編程的零件識別與位姿估計[D]. 王亞彪.浙江大學(xué) 2016



本文編號：3322450