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五自由度视觉平台伺服控制研究
其他题名Research on The Five Reedoms Visual Sevor Control System
杜欣
学位类型工学博士
导师谭民
2004-06-01
学位授予单位中国科学院研究生院
学位授予地点中国科学院自动化研究所
学位专业控制理论与控制工程
关键词机器人 视觉伺服 视觉跟踪 模糊控制 Robot Visual Scrvo Objcct Tracking Fuzzy Controller
摘要本论文的研究工作是在国家863计划机器人技术主题项目“柔性制造系统中 的关键技术——立体视觉系统”的资助下完成的。该项目开发研制出一种面向 机器人柔性制造单元的立体视觉实验样机系统,样机系统具有快速响应和视觉 伺服功能,能够适应较大工作空间的视觉跟踪、视觉定位,能够对复杂几何体 进行快速识别和跟踪。本论文的工作是项目的重要组成部分,主要内容如下: l、论文对当前机器人视觉领域的研究进展进行了总结,重点对视觉跟踪和 机器人视觉伺服进行了综述。 2、提出基于平面正方形的摄像机标定方法。该方法通过计算一个平面正方 形的四个顶点在图像平面中对应的投影点,得到摄像机相对于世界坐标系的内 外参数矩阵。使用上述标定方法,对机器人进行了手眼标定。 3、提出基于局部图像的HSV阈值分割和基于形状提取相结合的方法识别物 体。经过颜色分割以后,利用物体基本形状的先验知识,根据具体要求和需要, 识别出物体的边缘,计算出物体的质心位置,如球体,正方形或六角形工件等。 4、根据实验样机系统的特点,采用D~H方法建立了五自由度立体视觉平台 的运动学模型,得到运动学的正解;建立了视觉跟踪方法,通过跟踪实验验证了 模型的正确性和方法的有效性;设计并编制了视觉子系统软件。 5、针对视觉样机本体的控制,研究了对一维输入并使用三条模糊规则的模 糊控制器,分析了其非线性的特征,用线性化的方法讨论了一维模糊PID控制 器的非线性增益品质,使用将非线性曲线分段线性化的方法模拟非线性特性, 并利用圆判据对其稳定性作了分析
其他摘要The work of this dissertation is supported by National“863”High—tech R&D Proj ects of“the Key Technology in FMS--Stereo Vision System”.The sample robot system is designed for robot to work in Flexible Manufacture System.It works by vision and can recognize complex objects,position objects and track objects quickly in a large work space.The work of dissertation is an important part of the project,the main context iS as follows: Firstly,the general research study in the field of robotics is reviewed,and the object tracking and visual servo are studied in detail. Secondly,an method based on plant square for camera calibration is presented. Compute the relationship with the four points on square and the image proj ection points to obtain the intrinsic and extrinsic parameters of cameras.Then use the method to calibrate the robot hand—eye relationship. Thirdly,a method based on local HSV image and shape of obj ect to recognize object is proposed.After the color segment,use the knowledge of shape of objects to recognize balls,squares or hexagon parts. Fourthly.use the D—H model method to build the model of five—freedom robot to obtain the solution of the motor angle.According to the system,we built the tracking strategy to track objects.The correction is testify the tracking experiments. Fifthly,to control the sample robot system,a structure of a novel fuzzy PID controller is introduced and the nonlinear characters were analyzed.It uses a one-input fuzzy inference with three rules.The nonlinear gain properties of one—input fuzzy PID controller were analyzed by linear method that the nonlinear gain properties could be simulated by several lines,It can quantify and simplify the nonlinear gain.In addition,the stability is studied by the circle criteria.
馆藏号XWLW818
其他标识符818
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/5819
专题毕业生_博士学位论文
推荐引用方式
GB/T 7714
杜欣. 五自由度视觉平台伺服控制研究[D]. 中国科学院自动化研究所. 中国科学院研究生院,2004.
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