机械臂视觉伺服系统研究分析.pdf

国内图书分类号: 国际图书分类号: 工学硕士学位论文机械臂视觉伺服系统的研究 硕士研究生: 段彦婷 导师: 陈平副教授 申 请学位: 工学硕士学科、专业: 电气工程所在单位: 电气工程系答辩日期: 2008 年7 月授予学位单位: 哈尔滨工业大学 Classified Index: .: Dissertation for the Degree of . RESEARCH ON VISUAL SERVO SYSTEM OF MECHANICAL ARM Candidate : Duan Yanting Supervisor : Associate Prof. Chen Ping Academic Degree Applied for : Master of Engineering Specialty : Electrical Engineering Affiliation : Dep. of Electrical Engineering Date of Defence : July, 2008 Degree-Conferring-Institution : Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要将视觉信息引入机器人控制中,使机器人具有同外部环境进行交互的能力,是当今机器人发展的重要方向。国外对视觉伺服的研究起步比较早,而国内对视觉伺服技术的研究还处于探索阶段,目前进行的许多研究工作主要集中在概念仿真,方法论证,关键技术试验上,因此进行深入的自主研究很有意义。视觉伺服是涉及多学科的复杂非线性控制, 包括图像处理、动力学、运动学、控制理论、实时计算等领域。本文提出了基于图像的视觉伺服方案, 避免了对系统的精确标定过程,降低了对系统硬件的要求,并进行了相关实验。机械臂系统采用 PWM 方式驱动各关节直流伺服电机,结合限位保护电路及信号检测处理电路构建驱动板。本文中提出了进行图像采集、处理以及图像特征点提取等工作的视觉信息处理系统实现方案, 采用空间域相关算法处理图像,提取图像特征信息,形成视觉伺服循环。文中选择神经网络学习方案设计视觉伺服控制器,避免了求取图像雅可比矩阵的复杂运算和矩阵奇异性问题,给出了网络样本采集、训练方法。通过 PCI-1711 数据采集卡, 搭建 RTW 实时仿真系统,提出电机模型测试方案。选择位置和速率相结合的双闭环结构设计关节伺服控制器,基于电机模型建立双闭环实时仿真系统,并进行关节伺服控制器调试。通过串口实现主控计算机和图像处理计算机通信,最后进行相应的实验。关键词 视觉伺服;机械臂;数字图像处理; BP 神经网络- I - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 Abstract It is an important developing direct ion that the robot is panied by vision so that it can inte ract with its working environment. It was researched early in foreign countries, but stayed in junior phase in our country wholes many studies just forcus on simulation concepts, reasoning method and the trial of ponents and key te chnologies, so it is mean ingful to develop these details independently. The visual servo belongs to the co mplex misalignment control, which involves to many disciplines, including image processing, dynamics, kinematics, control theory, real-time co mputing, etc. This pape r proposed scheme which based on the image visual servo. This plan has avoi ded to system's precise demarcation process, reducing system hard ware's request, and has carried on the relat