基于高速圖像反饋的微小吸附力測(cè)量的研究.pdf

1、在自然界中，諸多微小動(dòng)物能夠無(wú)需顧忌自身重力的存在而在天花板上、墻壁上以及樹(shù)木上自由的行走，同時(shí)在運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)物還可以完成復(fù)雜的捕獲獵物動(dòng)作。這些動(dòng)物不僅具備超乎尋常的對(duì)自然環(huán)境的適應(yīng)能力，而且更有功能和特性極其完備的動(dòng)作機(jī)理和功能器官，這些生物特性引起了許多科學(xué)家的注意，研究能夠適應(yīng)各種不同接觸表面且能自由爬行的機(jī)器人將會(huì)在航空航天、軍事以及工業(yè)、農(nóng)業(yè)有廣闊的應(yīng)用前景。目前出現(xiàn)的各種驅(qū)動(dòng)原理的微型機(jī)器人，如爬行機(jī)器人，壓電驅(qū)動(dòng)微型機(jī)器人

2、等雖然在理論和實(shí)踐上取得了較大的成果，但這些機(jī)器人都不能吸附于物體表面行進(jìn)。本文針對(duì)螞蟻等微小動(dòng)物可以在垂直、倒置的天花板墻壁等上自由運(yùn)動(dòng)的自然現(xiàn)象，設(shè)計(jì)和研制微小吸附力測(cè)試平臺(tái)，用于測(cè)試螞蟻運(yùn)動(dòng)肢體與其接觸表面問(wèn)的微小吸附力。這為研究螞蟻吸附機(jī)理和吸附力的特征提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也為后期研制的機(jī)器人提供實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)。本課題是微型機(jī)器人吸濕驅(qū)動(dòng)原理項(xiàng)目的一部分，得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。 論文首先介紹了螞蟻運(yùn)動(dòng)器官的特征以及螞蟻

3、的吸附機(jī)理，然后提出了本項(xiàng)目采用的微小吸附力測(cè)試原理以及測(cè)試仿真平臺(tái)的構(gòu)成，分析了測(cè)試仿真平臺(tái)研制過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)。 文中重點(diǎn)研究了當(dāng)離心機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，吸附在高速離心分離機(jī)上的螞蟻與接觸面脫離時(shí)刻的圖像捕獲、螞蟻邊緣圖像的輪廓提取、與接觸面問(wèn)分離狀態(tài)的螞蟻定位和判斷。采用了高斯算子對(duì)圖像進(jìn)行去噪平滑；CANNY邊緣檢測(cè)算子對(duì)捕獲的螞蟻圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)以及二值化處理；利用相鄰若干圖像間的差分圖像以及圖像矩不變特征量對(duì)圖像