視覺(jué)伺服四自由度機(jī)械臂的研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)硬件、各類電子器件處理能力的增強(qiáng)，在現(xiàn)代工業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)器人應(yīng)用越來(lái)越廣泛，執(zhí)行的任務(wù)也越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)機(jī)器人要求也就越來(lái)越高。為了增強(qiáng)機(jī)器人的環(huán)境自適應(yīng)能力，許多先進(jìn)的機(jī)器人裝備了各種不同的傳感器，譬如攝像機(jī)(視覺(jué)傳感器)、聲波定位傳感器以及觸覺(jué)傳感器等。盡管特定的應(yīng)用場(chǎng)合可能要求比較特殊的傳感器，但視覺(jué)傳感器為絕大部分應(yīng)用提供了一個(gè)更為有效、通用的方法。現(xiàn)在機(jī)器人研究的一個(gè)熱點(diǎn)就是在機(jī)器人位置和運(yùn)動(dòng)的控制中，利用視

2、覺(jué)信息反饋，來(lái)構(gòu)成機(jī)器人運(yùn)作的閉環(huán)控制。
　　機(jī)器人視覺(jué)伺服控制涉及到圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、控制理論以及實(shí)時(shí)計(jì)算等領(lǐng)域，是一個(gè)復(fù)雜非線性控制。在本文中，設(shè)計(jì)了一個(gè)以插軸入孔為實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、眼在手上的四自由度機(jī)械臂視覺(jué)伺服系統(tǒng)平臺(tái)，運(yùn)用一種基于圖像反饋的視覺(jué)伺服控制方式，避免了將視覺(jué)信息映射到機(jī)器人空間的復(fù)雜運(yùn)算，直接從圖像平面信息中得出機(jī)械臂關(guān)節(jié)的控制信息。
　　課題機(jī)械臂系統(tǒng)由關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)和視覺(jué)伺服系統(tǒng)兩部分組

3、成，相應(yīng)的在主控計(jì)算機(jī)和圖像處理計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)。課題設(shè)計(jì)包括PWM調(diào)速、限位保護(hù)以及信號(hào)檢測(cè)與處理等相關(guān)電路的電路板對(duì)關(guān)節(jié)的直流伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)與控制。通過(guò)PCI1711數(shù)據(jù)采集卡，搭建RTW的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，建立了各關(guān)節(jié)的數(shù)學(xué)模型，并設(shè)計(jì)了具有速率環(huán)、位置環(huán)的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)的關(guān)節(jié)伺服控制器。利用Matlab下的圖像處理工具箱，完成圖像采集、預(yù)處理以及特征點(diǎn)提取等部分工作。采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)方法設(shè)計(jì)視覺(jué)伺服控制器，避免求取圖像雅可比矩陣的復(fù)雜計(jì)算