基于双目立体视觉的遥操作/自主操作控制系统研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:cgz1987
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遥操作工程机器人控制系统是指操作者远距离完成复杂或危险环境下任务的一种远距离控制系统。随着机器视觉的不断发展,将视觉临场感技术加载到遥操作工程机器人控制系统中,即操作者通过远距离传输回来的现场视频图像控制工程机器人高效的完成作业任务,在工程实际中得到广泛应用。但是,由于摄像机采集到图像的数据量大,在传输过程中存在时延现象,导致工程机器人无法正常作业。为了解决此问题,本文研究了基于双目立体视觉的遥操作/自主操作控制系统,建立了基于双目立体视觉的目标物自主识别系统以及遥操作/自主操作控制转换器,并通过实验验证了遥操作/自主操作控制方法以及双目立体视觉自主识别系统的有效性与可行性。具体工作内容如下:  1、基于双目立体视觉的目标物自主识别系统的研究。本文主要采用双目摄像机作为工程机器人的视觉传感器,通过立体标定、立体校正、目标物识别、立体匹配等一系列的处理将空间三维场景投影为二维图像,并获取到目标物准确的三维信息,最后根据三维信息对目标物三维重建。其中,立体匹配是目标物空间位置信息获取的关键,本文提出了一种改进的立体匹配方法,并通过实验验证了该方法的有效性。  2、工程机器人的运动学分析与建模。通过在工程机器人机械手的各个关节建立坐标系,采用D-H(Denavit-Hartenberg)分析法对工程机器人正逆向运动学分析,建立了工程机器人的运动学模型。  3、遥操作/自主操作控制转换器的研究。利用Microsoft Visual Studio2010软件作为开发平台,采用计算机C++语言,在WINDOWS XP操作系统下建立系统软件平台,研究了遥操作与自主操作控制之间的转换阈值,并建立了阈值模型,且通过实验验证了该阈值模型的有效性。  4、遥操作/自主操作控制系统实验研究。设计了遥操作/自主操作控制系统的实验方案,采用遥操作控制系统、工程机器人控制系统、目标物自主识别系统、位移检测系统等搭建了遥操作/自主操作控制系统实验平台,通过实验验证了基于双目立体视觉的遥操作/自主操作控制系统的有效性与可行性。  研究结果表明:建立的双目立体自主识别系统定位效率高,定位精度满足工程要求,实验得到的目标物的三维信息均在工程实际误差允许的范围内;建立的遥操作/自主操作控制系统控制效率高,可以准确控制机械手到达目标物位置。研究结果可为遥操作工程机器人的视觉提示控制系统设计提供技术参考。
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