基于双目视觉的双机械臂协作控制

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:veiri32
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自机器人问世的半个多世纪以来,机器人技术得到了快速发展。单臂机器人局限性较大,无法满足当今的生产生活需求,双臂机器人灵活性高,负载能力强,在工业、服务业、医疗及抗灾救援等领域能发挥出重要作用,已经引起了研究人员的广泛关注。双机械臂协作控制是比较困难的,其能力的高低决定了机器人完成任务的好坏。基于此,本文将从基于双目视觉的双机械臂协作控制为切入点,以完成双机械臂协作任务为目标,研究双臂机器人的协作问题。本文的主要研究内容如下:首先,利用两台Kinova Mico~2机械臂和ZED双目深度相机搭建双机械臂协作系统的硬件平台。在ROS系统中,建立双机械臂URDF模型,获取URDF模型数据及各个关节角度信息,从而得到机器人的运动状态,并且在Rviz中进行显示及仿真。其次,基于OpenCV计算机视觉库,设计一种多目标识别及定位的方法。基于HSV色彩空间对颜色不同的目标物体进行轮廓中心提取,得到中心点的二维坐标位置,结合深度图像中该点深度信息从而得到三维坐标位置。再利用二维包围矩形得到目标物体的偏转角度。该方法实现简单并能准确有效的得到目标物体的几何特征,方法具有较好的鲁棒性。另外,通过ROS中TF发布摄像头根坐标系与机械臂根坐标系的转换关系,从而完成目标物体在摄像头坐标系到机械臂坐标系的位姿转换。最后,完成双机械臂协作倒水任务。在得到目标物体在机械臂坐标系位置的基础上,根据目标物体相对机械臂根坐标系的方位角、极角、末端旋转角得到机械手末端的位姿,通过逆运动学求解得出机械臂各个关节的角度信息。基于三次插值多项式分别对两个机械臂进行轨迹规划,驱动两个机械臂以渐进方式分别抓取不同物体并到达空间指定位置,旋转持有水瓶的机械臂末端关节完成倒水的动作。
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