Optimal Positioning of Mobile Platforms for Accurate Manipulation Operations

Many mobile robotics applications, especially in industrial environments, require the robot to perform safe navigation and then reach the goal with a high precision. In this research work, the objective is to analyze the appropriateness of autonomous natural navigation strategies for mobile manipulation tasks. The system must position itself in a realistic map, follow a path closely and then achieve an accurate positioning in the destination point in order to be able to perform the manipulation, inspection or pick task efficiently. Autonomous navigation is not able to fulfill the accuracy required by some of the jobs so that a second positioning system using vision is proposed in this paper. The experiments show that localization systems have, on average, an error greater than a decimetre and how an additional positioning system can reduce it to a few millimetres.

基于三激光点标靶的掘进机机身视觉定位技术研究

针对煤矿井下低照度、非均匀粉尘环境中掘进机机身位姿测量不稳定的问题,提出了一种以3个激光光斑为点特征的掘进机机身位姿视觉测量技术。根据激光穿透性强的特性,对防爆工业相机采集的激光标靶图像进行处理,通过光斑区域的最小内接矩形和椭圆拟合相结合,获取3个激光指向仪的光斑点特征,并采用P3P单目视觉定位算法,通过空间坐标矩阵变换计算出掘进机机身的空间位姿。根据掘进机机身位姿测量实验表明,在粉尘和杂光的影响下,采用该方法获得的掘进机机身位置信息的误差均在30 mm以内,姿态误差均在0.5°以内,且保证了在杂光、粉尘和水雾等复杂背景下激光光斑点精确提取与机身位姿的稳定测量,基本满足巷道掘进施工精度要求。

基于视频的精确放疗摆位系统研究

重点介绍了中国科学院等离子体物理研究所“精确放射治疗系统”课题组在基于视频的摆位方法领域的最新研究成果,如基于双目视觉的摆位系统、基于轮廓匹配的位置测量系统和呼吸门控系统。简要介绍了这些方法的原理、应用场合及应用前景。

基于光学导航的采摘机器人系统设计及定位方法研究

为了提高采摘机器人的定位导航精度,将光学导航方法引入到了采摘机器人控制系统的设计上,通过激光扫描和机器视觉相结合的方法,提高了采摘机器人的作业质量和作业效率。在进行定位时,首先由激光扫描方法对采摘机器人进行定位,得到全局坐标中的位置,然后利用机器视觉系统得到采摘机器人和待采摘目标果实的距离,对果实精确定位后进行采摘。采摘测试结果表明:采用光学导航系统可以准确完成果实目标的定位,可有效提高采摘机器人的采摘精度和采摘效率。

基于机器视觉的贴片机系统元件精确定位的研究

在贴片机运动控制系统中，机器视觉对于元件精确定位起着至关重要的作用。本文在分析机器视觉和图像处理的基础上，重点讨论了贴片机机器视觉系统中元件定位的主要图像处理过程，并通过仿真安验选择了其实现方法。

轮式移动机器人对航空大部件进行批量钻铆时的末端定位研究

移动工业机器人随着航空航天制造业对柔性加工装备的需求而进入航空工业领域。轮式移动机器人受自身易受环境影响、移动精度低等缺陷,在这个领域中的应用还面临着许多亟待解决的问题。介绍了一种面向大飞机和火箭蒙皮加工的轮式移动钻铆机器人,设计了一套能够自动在多个生产单元之间对同一型号产品进行批量加工的方案,建立了柔性自动钻铆的坐标系系统模型,并提出了一种3D视觉测量的方法,有效提高了移动机器人末端定位的精度。最后的实验数据和分析表明,采用这种方法的移动钻铆完全符合精度要求。

核反应堆容器检测平台精确定位方法

针对现阶段核反应堆容器检测平台无法实现全自动定位、定位精度低等问题,文中提出一种基于机器视觉的精确定位方法。首先结合定位特征、测量环境及定位需求设计精确定位分系统,并对定位分系统的布局进行优化调整;其次利用空间圆拟合与SVD实现探头轴线的标定和检测平台全局坐标系的统一;然后通过图像筛选与特征拟合,采用平面切割法实现贯穿件轴线的测量,在此基础上计算出探头轴线的对中偏差值,并转化到运载小车坐标系下,驱动小车进行精确定位;最后在模拟检测现场对该方法的定位性能进行实验验证。结果表明,精确定位分系统的定位误差可控制在2.6 mm以内,说明文中的设计方法可提高检测平台的定位效率,满足检测现场的定位要求。

悬臂式掘进机井下精确定位方法及其视觉测量技术

为解决煤矿井下低照度、高粉尘环境中悬臂式掘进机机身位姿测量问题,提出一种以激光点和激光束为特征的悬臂式掘进机机身位姿视觉测量技术。利用单目视觉测量原理,采用基于门形三线的视觉测量模型,根据激光特性对利用防爆工业相机采集的巷道图像进行处理,通过Hough变换与最小二乘法结合,获取得到2个激光指向仪的光斑和光束的点、线特征,通过空间矩阵变换计算出悬臂式掘进机机身的空间位姿。研究发现Hough变换与最小二乘法结合有效保证了杂光、粉尘和水雾等复杂背景下孤立点的消除,提高了激光点和激光线的检测精度。为验证所提出方法的有效性,分别在实验室悬臂式掘进机测试平台和煤矿井下工业现场进行位姿测量试验,实验室结果表明,结合Hough变换与最小二乘法进行特征提取得到机身位置误差在20 mm以内,姿态误差在0.3°以内,误差满足精度要求且小于使用传统Hough变换进行特征提取得到的位姿;煤矿井下工业试验表明,机身测量误差在40 mm以内,满足巷道掘进精度要求。

论田径终点裁判员及计时员工作位置与两眼视觉偏差的关系

应用人体解剖学、生理学的观点以及数学函数公式的计算,论证了田径终点的裁判员如不注意科学的选择工作位置,将因视觉的偏差造成判断上的失误.研究结果表明:在田径终点裁判及计时工作中,为了对比赛结果能作出准确的判断,裁判员应采取正确的工作位置,使自己主眼的视线与终点线后沿延长线重叠.

掘锚一体机长距离高精度定位系统

针对现有煤矿掘锚一体机施工过程中劳动强度大,自动化程度低,单一方式定位精度低等问题,利用传感测量、机器视觉、惯导等技术研制了一种掘锚一体机长距离定位系统。该系统由掘锚一体机主体、惯导定位子系统、视觉定位子系统、全站仪定位子系统以及参数监测子系统组成。掘锚机主机采用MB670-1型掘锚一体机;惯导定位子系统由内置光纤惯导、防爆计算机组成;视觉定位子系统包括了红外防爆标靶、激光指向仪、前置防爆工业相机和防爆计算机;全站仪定位子系统包括了360°棱镜、三激光指向仪、后视棱镜;参数监测子系统包括了参数显示、参数设置和参数解算模块。系统在中煤集团大海则煤矿现场试验表明:掘锚一体机长距离高精度定位系统,操作灵活,定位精度高,可实现掘锚一体机的定位与参数监测。

基于机器视觉的动车裙板三角锁检测系统研究

设计了一种基于机器视觉的动车裙板三角锁检测系统,该系统能够准确地检测三角锁的状态。

基于计算机视觉的热物理激光光斑位置精确测量方法设计

为了缩短热物理激光光斑位置的测量周期,提高热物理激光光斑位置的测量水平,提出了基于计算机视觉的热物理激光光斑位置精确测量方法设计。利用计算机视觉技术计算热物理激光光斑的初始位置,根据热物理激光光斑位置特征的提取流程,完成了热物理激光光斑位置特征的提取;利用热物理激光光斑质心位置与解算值的关系式,得到了热物理激光光斑的估计位置,结合热物理激光光斑位置测量算法流程,完成热物理激光光斑位置测量算法设计;最后通过热物理激光光斑位置的测量流程,实现了基于计算机视觉的热物理激光光斑位置的精确测量。实验结果证明,基于计算机视觉的热物理激光光斑位置测量方法与其他两种方法相比,热物理激光光斑位置的测量周期明显缩短了。