基于LabVIEW的Tripod机器人视觉处理和定位研究

针对传统的物流分拣过程效率低、成本高的现状,以及利用机器视觉进行分拣快速、可靠的优点,对机器视觉、图像处理和Tiropd机器人进行了研究,基于LabVIEW,设计了Tripod机器人视觉系统,将分拣过程简化为对几何体的识别和抓放过程。利用边缘提取、滤波去噪、圆心检测等算法,采用LabVIEW视觉模块及其库函数,进行了图像的预处理、特征提取以及中心点定位。研究结果表明,基于LabVIEW的Tripod机器人系统能够准确识别平台几何体的颜色和形状,可较为精确地定位几何体中心,满足后续控制的要求。

基于视觉测量的Tripod机器人运动标定方法研究

为了解决机器人在生产应用中的精度问题,提出一种基于视觉测量方法的运动学标定,提高机器人末端位置精度。根据该Tripod机器人的结构特点及几何参数,建立运动学模型;分析机构多项几何误差源,采用解析法得到动平台末端位置与机器人几何误差源间的误差映射模型,进一步简化得到零点误差映射模型;提出一种采用视觉作为误差测量的测量方法,并采用最小二乘法构造辨识模型对零点误差进行辨识;对标定实验进行测点规划,通过拟定的实验步骤对机器人进行标定实验;用修正输入的补偿模型对误差进行补偿,并通过激光跟踪仪验证标定前后的位置精度。经验证末端位置精度显著提高,表明了该视觉测量方法的可行性和有效性,以及该测量方法的简单便捷。

基于图像识别和遗传算法的Tripod机器人最优轨迹控制

为实现工业生产中使用贝加莱(B&R)Tripod机器人重复抓放物体的操作,提出了一种基于图像识别和最优轨迹设计的方法。首先使用摄像头对机器人平台进行拍照,图像传输至PC机后进行透视变换、颜色设定、二值化和Canny算子边缘提取等图像预处理操作;接着使用八邻域搜索法和质心法对平台与9个几何体进行定位;再使用局部角点检测法识别这9个几何体的形状和旋转角度;然后运用基于遗传算法的共生进化法规划最优抓取路径,并建立TCP/IP通信,将所有几何体信息发送给贝加莱可编程计算机控制器(PCC),最终实现几何体的精确抓取。实验结果表明,在不同的光照条件下,机器人均能快速、准确地定位9个几何体并进行抓取,正确识别率为100%,准确放置率达69.44%以上,具有较强的实效性和抗干扰性,满足工业生产要求。

基于视觉处理的Tripod机器人最优轨迹控制

Tripod机器人增加一套视觉系统,使其具有视觉处理功能。硬件由摄像头、Tripod、计算机组成,将摄像头采集的Tripod平台图像传输给计算机;软件由Tripod控制软件、Visual Studio组成,设计图像采集与预处理、识别与定位、最优轨迹等算法处理图像。透视变换完成侧拍图矫正后,灰度化、高斯滤波、二值化、Canny边缘提取,获取目标轮廓图;完成几何体上符号与几何体形状的识别,两步定位法实现拾放中心点精确定位;遗传算法获取最优拾放轨迹,完成染色体编码、初始化种群、适应度选择、遗传算子等研究。VS将轨迹数据传送给贝加莱PCC,Tripod运动控制系统将数据运算并产生控制指令,驱动Tripod运动。实验结果证明,此视觉系统在Tripod硬件平台上精准、快速地完成了特定的拾放任务。

Tripod机器人的视觉处理应用研究

针对生产线上的Tripod机器人,设计了图像采集与变换、预处理及边缘轮廓的提取、几何体形状检测及定位、几何体的颜色识别及旋转角度计算四大模块,并进行实验验证。结果表明该算法能够实现物体形状与颜色的准确识别,位置与角度的精确定位,研究成果可用于Tripod机器人的精准抓放行为。

Tripod机器人运动学模型仿真

以Tripod并联机器人为研究对象,通过对Tripod机器人结构的分析建立出运动位移方程,推导出Tripod机器人的逆运动学求解模型。对运动位移方程进行分析,推导出雅可比矩阵并得到速度及加速度正解模型。采用三维实体建模软件(UG)建立出Tripod机器人的实体装配模型,并将三维模型导入机械系统动力学自动分析软件(Adams)中进行运动学仿真,通过给定路径和主动臂旋转角速度两种仿真方案,验证了运动学模型的准确性。

基于遗传算法的Tripod机器人最优路径选择研究

针对Tripod机器人分拣物体的路径问题,通过分析约束条件,将其转化为特殊的旅行商问题,采用主从染色体共生进化的遗传算法解决,其核心是将分拣平台上的外、内圆环几何体分别组成主、从染色体,从染色体必须依附主染色体,经过染色体编码、种群初始化、适应度确定、遗传算子选择等操作,最终利用其全局迭代搜索能力求取出最优路径。实验证明了该算法的有效性,满足分拣过程的速度要求。

一种Tripod并联机器人运动学与工作空间分析

通过对Tripod并联机器人的结构进行分析,建立单支链分析模型,利用几何分析法对机器人的运动学进行反解分析,获得运动学反解表达式。在反解分析基础上求解运动学正解解析式,并利用牛顿迭代法的数值方法计算出运动学位置正解,结合具体实例利用MATLAB软件编程来验证运动学分析的可行性。为了进一步研究机器人的工作性能,根据运动学反解对机器人的工作空间进行分析,并根据机器人雅可比矩阵探讨了机构存在的3种奇异位形,最后结合机构尺寸参数利用MATLAB软件编程绘制其工作空间图。