【正文】 業(yè)公司都在機(jī)器人離線編程技術(shù)研究方面投入了大量的人力物力。上海交通大學(xué)的姜山等人則開(kāi)發(fā)了一個(gè)面向?qū)ο蟮臋C(jī)器人實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，它是一種基于微機(jī)的具有多CPU分級(jí)體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，完成了對(duì)具有24個(gè)自由度的仿人機(jī)器人的仿真。根據(jù)誤差源本身的特性，常規(guī)模型又可以分為靜態(tài)誤差模型和動(dòng)態(tài)誤差模型。文獻(xiàn)[62]采用靜力學(xué)方法對(duì)機(jī)器人末端動(dòng)態(tài)位姿誤差進(jìn)行了分析，而且不用建立微分方程，便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行在線計(jì)算與補(bǔ)償。如同人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)的作用一樣，機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)將賦予機(jī)器人一種高級(jí)感覺(jué)機(jī)構(gòu)，使得機(jī)器人能以智能和靈活的方式去對(duì)周?chē)沫h(huán)境做出反應(yīng)。德國(guó)慕尼黑附近普赫海姆的Quiss公司研制的“三維視覺(jué)”技術(shù)令機(jī)器人可以發(fā)現(xiàn)并修正車(chē)身裝配過(guò)程中的偏差，在兩枚光學(xué)傳感器的配合下，機(jī)器人在裝配車(chē)門(mén)、車(chē)窗和擋泥板時(shí)可辨認(rèn)方向。目前對(duì)視覺(jué)引導(dǎo)工業(yè)機(jī)器人的研究還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，許多高校和研究所都在進(jìn)行著研究。 市場(chǎng)需求分析工業(yè)機(jī)器人是一種對(duì)生產(chǎn)條件和生產(chǎn)環(huán)境適應(yīng)性和靈活性很強(qiáng)的柔性自動(dòng)化設(shè)備，特適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。，與項(xiàng)目相關(guān)的前期工作情況。因此，本項(xiàng)目在圖像處理理論研究方面也將得到大力支持。經(jīng)國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)檢索，查到相關(guān)文獻(xiàn)7篇。 考慮到幾何參數(shù)標(biāo)定法的一些缺陷，提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人位姿誤差標(biāo)定算法，利用前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別與打磨機(jī)器人的理想運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及實(shí)際運(yùn)動(dòng)學(xué)模型相結(jié)合，并分別采用四種方案對(duì)機(jī)器人的位姿進(jìn)行了精確的標(biāo)定，并對(duì)標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行了比較分析。,建立攝像機(jī)坐標(biāo)系與機(jī)器人坐標(biāo)系的位置關(guān)系。以可移動(dòng)車(chē)體前后輪軸中心連線的中點(diǎn)為原點(diǎn)OR,YR、ZR軸分別與車(chē)軸平行和垂直,按右手規(guī)則規(guī)定XR的方向。其原點(diǎn)與平面鏡坐標(biāo)系OMXMYMZM的原點(diǎn)重合,XOM和XOM分別與XM和ZM相反,YOM與YM重合。 在平面鏡兩側(cè),ORIXRIYRIZRI和OMXMYMZM之間的關(guān)系與ORXRYRZR和OOMXOMYOMZOM的關(guān)系關(guān)于平面鏡中心對(duì)稱,因此可由(RMRI,TMRI)得到(ROMR,TOMR): 設(shè) R MRI = R 11 R 12 R 13 R 21 R 22 R 23 R 31 R 32 R 33 , ]] T MRI = T X T Y T Z , ]]由鏡面反射成像關(guān)系得出: R OMR = R 11 R 12 R 13 R 21 R 22 R 23 R 31 R 32 R 33 , ]] T OMR = T X T Y T Z [ 4 ] ]] OOMXOMYOMZOM繞YOM軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180176。 T CR [ 8 ] ]] 公開(kāi)號(hào) 101096101 公開(kāi)日 20080102 專(zhuān)利代理機(jī)構(gòu) 中國(guó)航空專(zhuān)利中心 代理人 梁瑞林 4.一種基于視覺(jué)的管口空間位置定位方法 有權(quán)申請(qǐng)?zhí)枺?申請(qǐng)日：20080917摘要：本發(fā)明提出一種基于視覺(jué)的管口空間位置定位方法,主要步驟包括:1)機(jī)器人手眼關(guān)系標(biāo)定,多個(gè)坐標(biāo)系的標(biāo)定與轉(zhuǎn)換,確定2D像素坐標(biāo)與三維空間場(chǎng)景間的幾何映射關(guān)系。　　 第一，介紹了巡檢機(jī)器人的作業(yè)環(huán)境，重點(diǎn)探討了機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)?！　?第三，進(jìn)行了巡檢機(jī)器人雙輪驅(qū)動(dòng)控制研究。提出在機(jī)械手運(yùn)動(dòng)過(guò)程中采用EKF(擴(kuò)展卡爾曼濾波)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線的立體定位。首先介紹了攝像機(jī)模型及其成像原理，并對(duì)傳統(tǒng)攝像機(jī)標(biāo)定方法進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)之上提出了一種新的基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的攝像機(jī)標(biāo)定方法。文獻(xiàn)2基于PUMA560機(jī)器人,對(duì)視覺(jué)伺服進(jìn)行了詳細(xì)的研究，提及了一個(gè)自適應(yīng)控制器來(lái)彌補(bǔ)由于機(jī)器人參數(shù)不確定性造成的跟蹤誤差。該查新點(diǎn)已見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。1）借鑒國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究方法和成果，系統(tǒng)分析國(guó)外先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人組成、功能、作業(yè)環(huán)境和要求、以及存在的限制條件，明確課題的研究?jī)?nèi)容，最終提出切實(shí)可行的方案和方法；2）利用前期機(jī)器人本體標(biāo)定成果，進(jìn)一步提高機(jī)器人絕對(duì)精度，為視覺(jué)伺服提供良好的硬件平臺(tái)；3）采用單眼多點(diǎn)或雙眼獲取視覺(jué)二維信息，對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到最佳方案； 4）圖像特征可采用公式推導(dǎo)法、標(biāo)定法、估計(jì)方法以及自學(xué)習(xí)等方法獲得，對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到最佳方案；5）系統(tǒng)整合，優(yōu)化，提供一套通用的工業(yè)機(jī)器人標(biāo)定及基于圖像的視覺(jué)伺服解決方案。另外，合作單位為本項(xiàng)目提供配套資金及開(kāi)發(fā)人員，保證項(xiàng)目順利進(jìn)行。，含技術(shù)、市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)分析等。2）項(xiàng)目產(chǎn)品技術(shù)性能好，成本低，質(zhì)量好，性價(jià)比優(yōu)。因此，本項(xiàng)目實(shí)施無(wú)市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。代表了國(guó)內(nèi)先進(jìn)的技術(shù)趨勢(shì)，具有技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力?？偼顿Y預(yù)算20萬(wàn)元人民幣，其中：研究生工作費(fèi)用：1萬(wàn)元電子元件：耗材：專(zhuān)利申請(qǐng)費(fèi)：資料復(fù)印費(fèi)：論文版面費(fèi)：差旅費(fèi)：會(huì)議費(fèi)：管理費(fèi)：1萬(wàn)元鑒定驗(yàn)收費(fèi)：1萬(wàn)元合計(jì) 20萬(wàn)元 資金籌措及來(lái)源渠道。沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)為本項(xiàng)目提供了良好的研究環(huán)境和條件，該課題組擁有3個(gè)實(shí)驗(yàn)室（研究生實(shí)驗(yàn)室，軟件實(shí)驗(yàn)室，硬件實(shí)驗(yàn)室），建筑面積300余平方米。項(xiàng)目完成后預(yù)計(jì)申請(qǐng)2項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利，專(zhuān)利知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)所有。文獻(xiàn)4公開(kāi)了一種基于視覺(jué)的管口空間位置定位方法。分析了實(shí)際的機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)中目標(biāo)物體以及環(huán)境的圖像特征，提出基于圖像分割與角點(diǎn)檢測(cè)的物體識(shí)別方法，通過(guò)圖像分割將整幅圖像分割為一個(gè)個(gè)的單一物體區(qū)域，分別利用角點(diǎn)檢測(cè)，找出與模板角點(diǎn)信息相匹配的區(qū)域，然后利用基于模糊自適應(yīng)操作算子遺傳算法的圖像匹配方法尋求最優(yōu)匹配。針對(duì)非標(biāo)定狀況下圖像雅可比矩陣中的不確定參數(shù)，應(yīng)用Iamp。針對(duì)兩行走輪之間彈性關(guān)節(jié)導(dǎo)致的控制中的振蕩問(wèn)題，采用奇異攝動(dòng)理論將系統(tǒng)分為快慢兩個(gè)子系統(tǒng)；針對(duì)巡檢機(jī)器人系統(tǒng)參數(shù)的時(shí)變性采用PD自適應(yīng)算法設(shè)計(jì)了慢系統(tǒng)控制器；應(yīng)用最優(yōu)控制理論設(shè)計(jì)了快系統(tǒng)控制器。在控制系統(tǒng)中詳細(xì)闡述了基于分層遞階的機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件組成。3)根據(jù)管口中心的像點(diǎn)及參數(shù)K、R、T,計(jì)算深度信息,進(jìn)一步確定出管口空間實(shí)際位置。ROMR,TMR=RMOM下面文字中的XI=(XIYIZI)T(I=C,M,…)表示坐標(biāo)系I下的三維點(diǎn)坐標(biāo),I表示上述建立的5個(gè)坐標(biāo)系的下標(biāo)其中之一。以攝像機(jī)光心為原點(diǎn)OC,XC、YC軸分別與成像面的橫、縱軸平行,ZC軸即光軸。在標(biāo)定出攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)的前提下,則只需在合適位置拍攝一幅平面鏡圖像即可完成標(biāo)定任務(wù),簡(jiǎn)單實(shí)用,可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定。仿真結(jié)果表明該方法的標(biāo)定效果優(yōu)于單純的幾何參數(shù)法。1.工業(yè)機(jī)器人標(biāo)定技術(shù)研究機(jī)器人標(biāo)定是離線編程技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵技術(shù)之一，所謂標(biāo)定就是應(yīng)用先進(jìn)的測(cè)量手段和基于模型的參數(shù)識(shí)別方法辨識(shí)出機(jī)器人模型的準(zhǔn)確參數(shù)，從而提高機(jī)器人絕對(duì)精度的過(guò)程。2012年1月～2012年3月：調(diào)研2012年4月～2012年6月：搭建工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2012年7月～2012年9月：機(jī)器人本體標(biāo)定方法研究2012年10月～2012年12月：攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)研究2013年1月～2013年6月：通過(guò)進(jìn)行圖像特征獲取，二維信息三維重構(gòu)，工件識(shí)別，實(shí)現(xiàn)基于圖像的視覺(jué)伺服系統(tǒng)2013年7月～2013年12月：成果驗(yàn)證，調(diào)試，準(zhǔn)備結(jié)題。1）機(jī)器人本體標(biāo)定方法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)；2）機(jī)器人控制器軟件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)；3）圖像特征提取算法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。該公司生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)在已經(jīng)在包括長(zhǎng)春一汽在內(nèi)的多家汽車(chē)生產(chǎn)廠家使用，取得了比較好的社會(huì)效益。由于機(jī)器人是一種能適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的柔性自動(dòng)化設(shè)備，所以它的應(yīng)用大大縮短了新產(chǎn)品的換產(chǎn)周期，從而提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所的區(qū)志財(cái)?shù)热颂岢鲆环N基于視覺(jué)信息的工業(yè)機(jī)器人磨削系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)利用視頻攝像頭采集工件圖像，利用計(jì)算機(jī)識(shí)別定位工件，通過(guò)在線規(guī)劃?rùn)C(jī)械手爪從當(dāng)前位置到抓取位置的運(yùn)動(dòng)軌跡點(diǎn)，控制機(jī)械手抓取工件，然后按照預(yù)先設(shè)定好的磨削操作步驟控制砂帶轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，控制工業(yè)機(jī)器人把工件移動(dòng)到指定的位置和姿態(tài)，打磨拋光工件。此外，瑞典、意大利在視覺(jué)引導(dǎo)機(jī)器人的研究上也有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)。國(guó)外對(duì)機(jī)器人視覺(jué)技術(shù)研究起步較早，1968年，美國(guó)斯坦福人工智能實(shí)驗(yàn)室（SAIL）的麥卡錫（ Carthy）等人研制了帶手、眼、耳的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，給機(jī)械手裝了攝像機(jī)和拾音器，能表演一套能夠識(shí)別語(yǔ)音命令、“看見(jiàn)”散放在桌面上的方塊以及按計(jì)算機(jī)指令操作的系統(tǒng)。但是對(duì)于關(guān)節(jié)型的工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，