【正文】 raft design and threedimensional model into ADAMS file, and then use ADAMS/Control module provides ADAMS and MATLAB/Simulink cosimulation data interface to achieve joint dynamic simulation, virtual prototyping to verify the visual crawling system effectiveness. On motion tracking and target crawling issues, this paper Camshift tracking algorithm to achieve the target motion tracking, determination of vehicle to the target object to crawl program according to the characteristics Camshift algorithm. Finally, the system design and experimental research, presentation of the aircraft and hardware system to VS2021 and Arduino IED software development platform for the system were developed system of the host puter and the next crew, and system design verification. Keywords: Fourrotor aircraft。在 運動跟蹤和目標(biāo)抓取的問題上，本文采用 Camshift跟蹤 算 法 去 實現(xiàn)對目標(biāo)運動跟蹤 ， 根據(jù) Camshift 算法的特點確定飛行 器 對目標(biāo)物體抓取的 方 案 。 為了實現(xiàn) 對環(huán)境 物體 主動 交互 和操作的功能 ，本文 采用常規(guī)的 四旋翼飛行器 作 為實 視覺抓取 系統(tǒng)的試 驗平臺，主要研究基于視覺的 自 動識別抓取 和 對 目標(biāo) 物體的 運動跟蹤 問題， 完成了系統(tǒng)設(shè)計 、 識別跟蹤 算法 和物體抓取 算法設(shè)計 ，并對 此系統(tǒng)設(shè)計進行 一整 套流程 的 實驗驗證 。 工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于視覺抓取的四旋翼飛行器系統(tǒng)設(shè)計 Visionbased Crawl Quadrotor System Design 佳木斯大學(xué) 2021 年 6 月 國內(nèi)圖書分類號 ： 工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于視覺抓取的四旋翼飛行器系統(tǒng)設(shè)計 本 科 生 ： 導(dǎo) 師 ： 申請學(xué)位級別： 工學(xué)學(xué)士 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 所在單 位 ： 機械工程學(xué)院 答辯日 期 ： 2021 年 6 月 授予學(xué)位單位： 佳木 斯大學(xué) 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 摘 要 四旋翼飛行器是一種用 4個無刷直流電機做動力源驅(qū)動 4個螺旋槳旋轉(zhuǎn)且機架呈十字型的旋翼飛行器 ， 它在軍事偵察、災(zāi)區(qū)救援、 農(nóng)藥 噴灑 和 機器人技術(shù)等領(lǐng)域 被廣泛的應(yīng)用 。 目前大部分 的四旋翼 無人 飛行器 的運 用 都 是 通過 搭載微型 攝像頭 和 其他傳感器 去 實現(xiàn) 對地面 上 物體 進行 偵察和監(jiān)控 ， 而 缺乏 主動 對環(huán)境物體進行 交互 和 操作 的 功能 。 本文 以基于 視覺抓取的 四旋翼飛行器 系統(tǒng)設(shè)計 為研究對象 ，首先對四旋翼 飛行器的 機械 結(jié)構(gòu)和飛行原理進行闡述， 接著對飛行器作力學(xué)建模 及 受力分析 ， 在此基礎(chǔ)上利用三維設(shè)計軟件 SolidWorks 對飛行器進行三維建模 設(shè)計 ，并將三維模型文件導(dǎo)入 ADAMS 中， 然后 使用 ADAMS/Control 模塊提供 ADAMS 與MATLAB/Simulink 聯(lián)合 仿真的 數(shù)據(jù)接口 ，實現(xiàn)聯(lián)合動態(tài)仿真 ， 驗證 了 虛擬 樣機中 視覺抓取系統(tǒng) 的 有效性 。 最 后進行系統(tǒng) 設(shè)計 和試驗研究， 介紹 飛行器的硬件系統(tǒng)組成和以 VS2021 和 Arduino IED 為 系統(tǒng) 軟件 開發(fā) 平臺分別開發(fā)了系統(tǒng)的上位機和下位機 ， 并 對 系統(tǒng)設(shè)計進行驗證 。 SolidWorks。 ADAMS。 VS2021。 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 III 目 錄 摘 要 .............................................................................................................................I Abstract ......................................................................................................................... II 第 1 章 緒論 .................................................................................................................. 1 課題研究背景及意義 ..................................................................................... 1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................................................................. 1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 ...................................................................................... 1 國外發(fā)展現(xiàn)狀 ...................................................................................... 3 主要研究內(nèi)容 ................................................................................................. 5 第 2 章 力學(xué)建模與虛擬樣機設(shè)計 .............................................................................. 6 力學(xué)建模 ......................................................................................................... 6 四旋翼飛行器結(jié)構(gòu) .............................................................................. 6 四旋翼飛行器飛行原理 ...................................................................... 6 四旋翼飛行器坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換和變換矩陣 ........................................ 10 四旋翼飛行器受力和力矩分析 ........................................................ 12 四旋翼飛行器動力學(xué)模型建立 ........................................................ 14 虛擬樣機設(shè)計 ............................................................................................... 15 三維模型和運動仿真模型的建立 .................................................... 15 聯(lián)合仿真的機械系統(tǒng)建立 ................................................................ 17 聯(lián)合仿真的控制系統(tǒng)建立 ................................................................ 18 聯(lián)合仿真系統(tǒng)結(jié)果與分析 ................................................................ 20 本章小結(jié) ....................................................................................................... 20 第 3 章 目標(biāo)跟蹤與定位抓取算法 ............................................................................ 21 基于 Camshift 的目標(biāo)跟蹤算法 .................................................................. 21 顏色 RGB 與 HSV 轉(zhuǎn)換 ................................................................... 21 顏色直方圖與反向投影 .................................................................... 23 Meanshift 算法 .................................................................................. 24 Camshift 算法 ..................................................................................... 26 定位算法設(shè)計 ............................................................................................... 27 實驗平臺簡介 .................................................................................... 27 定位抓取方案 .................................................................................... 27 目標(biāo)物體定位算法 ............................................................................ 28 夾持器高度定位算法 ........................................................................ 29 本章小結(jié) ....................................................................................................... 30 第 4 章 系統(tǒng)設(shè)計與試驗研究 .................................................................................... 31 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ............................................................................................... 31 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 IV 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) .................................................................................... 31 指令輸入系統(tǒng) .................................................................................... 32 控制器系統(tǒng) ........................................................................................ 32 驅(qū)動器與執(zhí)行器系統(tǒng) ...................................................