基于視覺(jué)處理和遺傳算法的Tripod機(jī)器人最優(yōu)軌跡控制.pdf

1、工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常需要將物體拾起并擺放在新的位置，這種工作的動(dòng)作單一且重復(fù)性大，操作工人很容易疲勞且效率低下，但是視覺(jué)機(jī)器人卻能輕松完成這種工作，其準(zhǔn)確性和快速性是無(wú)與倫比的。本次實(shí)驗(yàn)采用了貝加萊Tripod機(jī)器人，將工業(yè)視覺(jué)機(jī)器人實(shí)際分揀的過(guò)程簡(jiǎn)化成了對(duì)于平臺(tái)上幾何體抓取和放置的研究。
　　為提高Tripod機(jī)器人對(duì)幾何體抓取和放置的準(zhǔn)確度，同時(shí)提升該過(guò)程的快速性，本文設(shè)計(jì)了視覺(jué)處理和路徑規(guī)劃算法，具體分為圖像采集及預(yù)處理、平臺(tái)及幾

2、何體的定位與顏色識(shí)別、最優(yōu)路徑設(shè)計(jì)、TCP/IP通信等四大模塊。
　　圖像采集及預(yù)處理模塊。在控制柜合適位置安裝攝像頭，對(duì)操作平臺(tái)的擺放狀態(tài)進(jìn)行拍攝，獲取圓形工作平臺(tái)側(cè)拍圖。側(cè)拍圖像存在畸變，透視變換獲得其矯正圖；采用灰度化去除圖像的彩色信息，使其只保留亮度信息；選取高斯濾波法，消除圖像中的噪聲；設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的局部閾值OSTU法，對(duì)圖像進(jìn)行了二值化處理；最后利用Canny算子邊緣提取方法，提取出較好的目標(biāo)輪廓圖。
　　平臺(tái)

3、及幾何體的定位與顏色識(shí)別模塊。采用兩步定位法實(shí)現(xiàn)外環(huán)幾何體中心及內(nèi)環(huán)孔位中心的精確定位。快速Hough變換圓檢測(cè)，獲得圓形粗定位的中心點(diǎn)；坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，得到三角形和星形的粗略中心點(diǎn)。運(yùn)用垂徑定理，實(shí)現(xiàn)圓形中心點(diǎn)的精確定位；求取邊緣像素點(diǎn)均值，對(duì)三角形及星形進(jìn)行中心點(diǎn)的精確定位。提取外環(huán)幾何體精定位中心點(diǎn)相應(yīng)的RGB分量值，運(yùn)用cvMat函數(shù)實(shí)現(xiàn)顏色識(shí)別。
　　最優(yōu)路徑設(shè)計(jì)模塊。設(shè)計(jì)了主從染色體共生遺傳進(jìn)化算法獲取最優(yōu)的抓取軌跡方案，具

4、體完成了染色體編碼、初始化種群、適應(yīng)度選擇、遺傳算子等研究。在實(shí)現(xiàn)相同顏色幾何體擺放在一起的前提下，成功獲取Tripod機(jī)器人抓取9個(gè)幾何體的先后順序，并滿(mǎn)足抓放過(guò)程的快速性要求。
　　TCP/IP通信模塊。通過(guò)在Visual Studio中編寫(xiě)通信程序并且設(shè)置好相應(yīng)的IP地址和端口，將抓取點(diǎn)和放置點(diǎn)坐標(biāo)信息轉(zhuǎn)換成正確格式的報(bào)文數(shù)據(jù)，將其傳輸給貝加萊PCC。Real VNC成功接收?qǐng)?bào)文數(shù)據(jù)后，Tripod機(jī)器人通過(guò)其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)處