学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

移动机器人视觉系统抖动动态补偿方法研究与仿真

作　者: 邵益凯
导　师: 吴伟国
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 移动机器人 视觉系统 防抖装置 抖动补偿 运动仿真
分类号: TP242.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 109次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


移动机器人在运动过程中,由于路面不平整等原因会引起视觉系统的抖动,从而使得所获图像模糊不清,这给后续的目标跟踪和视觉导引等作业带来很大的困难。为此,哈尔滨工业大学机电学院仿生仿人机器人及其智能运动控制研究室设计了视觉系统防抖装置,本文以该装置为基础,开展抖动动态补偿方法的相关研究,目的在于稳定摄像头所获图像,提高移动机器人视觉系统的性能。首先,根据抖动动态补偿的要求对已有防抖装置进行了改进设计,增加横滚关节,提高其防抖能力。同时设计了三轮轮式移动机构,建立了带视觉系统防抖装置的轮式移动机器人虚拟样机。其次,针对六自由度视觉系统防抖装置,在不考虑各个关节的运动规划量的前提下,提出了抖动动态补偿方法。基于传感器所测抖动信息,通过对抖动进行等效变换,利用防抖装置运动学模型,推导出各关节的抖动补偿量,以此作为各关节变量的调整值。然后,根据视觉系统防抖装置的特点,确定了抖动动态补偿的控制方法,进一步对防抖装置进行动力学分析,并利用动力学模型构建了基于ADAMS和MATLAB的联合仿真控制系统。最后,利用设计出的视觉系统防抖装置,进行了人为抖动环境下的抖动动态补偿运动仿真,结果表明:通过抖动动态补偿可以从幅值上大幅削减摄像头的抖动,使得摄像头位姿变化的峰-峰值下降率在76%以上。同时还利用设计出的轮式移动机器人,进行了凹凸不平的虚拟路面环境下的抖动动态补偿运动仿真,结果表明:抖动动态补偿方法可有效的减小摄像头的抖动量,平滑位姿曲线。综合两个仿真实验可知:本文提出的抖动动态补偿方法有效可行。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-16
  1.1 课题来源及研究目的和意义  8-9
  1.2 国内外现状及理论研究  9-15
    1.2.1 视觉防抖技术研究现状  10-13
    1.2.2 移动机械臂运动补偿控制研究现状  13-15
    1.2.3 分析和总结  15
  1.3 本课题主要研究内容  15-16
第2章 带视觉系统防抖装置的移动机器人设计  16-25
  2.1 引言  16
  2.2 视觉系统防抖装置改进  16-20
    2.2.1 原有视觉系统防抖装置分析  16-17
    2.2.2 改进后的视觉系统防抖装置  17-20
  2.3 移动小车的设计  20-23
    2.3.1 移动机构方案分析  20-21
    2.3.2 移动机构传动装置设计  21-22
    2.3.3 移动小车的运动学分析  22-23
  2.4 移动机器人虚拟样机的建立  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章 视觉系统抖动动态补偿方法研究  25-36
  3.1 引言  25
  3.2 视觉系统抖动动态补偿原理  25-26
  3.3 防抖装置的运动学分析  26-28
    3.3.1 D-H坐标系的建立  26-27
    3.3.2 齐次变换矩阵推导  27-28
  3.4 抖动补偿量的推导  28-34
    3.4.1 抖动的等效变换  28-30
    3.4.2 抖动补偿量的确定  30-34
  3.5 摄像头的位姿表示  34-35
  3.6 本章小结  35-36
第4章 视觉系统防抖装置联合控制系统设计  36-47
  4.1 引言  36
  4.2 动力学分析  36-41
    4.2.1 动力学模型的建立  36-39
    4.2.2 动力学模型的验证  39-41
  4.3 控制方法的确定  41-42
  4.4 防抖装置控制系统  42-46
    4.4.1 计算力矩法控制律设计  42-43
    4.4.2 控制系统架构  43-44
    4.4.3 抖动动态补偿控制系统参数  44-46
  4.5 本章小结  46-47
第5章 视觉系统抖动动态补偿运动仿真  47-56
  5.1 引言  47
  5.2 ADAMS中虚拟传感器的设置  47-48
  5.3 人为抖动环境下的抖动动态补偿运动仿真  48-51
    5.3.1 振动台模型简介  48
    5.3.2 抖动的产生  48-49
    5.3.3 仿真与结果分析  49-51
  5.4 虚拟路面环境下的抖动动态补偿运动仿真  51-55
    5.4.1 路面模型的创建  51-52
    5.4.2 仿真与结果分析  52-55
  5.5 本章小结  55-56
结论  56-57
参考文献  57-61
附录1 防抖装置各关节广义驱动力矩公式  61-64
攻读学位期间发表的学术论文  64-66
致谢  66

相似论文

  1. 图像的稀疏表示及编码模型研究,TP391.41
  2. FROV作业流程仿真技术研究,TP242
  3. 移动机器人路径规划研究及仿真实现,TP242
  4. 基于视觉注意与结构失真的图像质量评价方法研究,TP391.41
  5. 小型移动机器人系统平台的模块化设计与实现,TP242
  6. 基于数字高程模型栅格地图的移动机器人路径规划研究,TP242
  7. 面向废墟内搜救的细长型多传感器移动机器人,TP242
  8. 基于多信息融合的轮式移动机器人定位导航技术研究,TP242
  9. 基于HVS的图像质量评价研究,TP391.41
  10. 基于人类视觉特性的结构相似度图像质量评价,TP391.41
  11. 全向移动康复机器人智能运动策略研究,TP242.6
  12. 高压清洗机斜盘轴向柱塞泵流场分析与优化设计,TH322
  13. 基于人机智能融合的移动机器人路径规划方法研究,TP242
  14. 基于CUDA的实时图像拼接技术研究,TP391.41
  15. 管棚钻机钻进机构的分析与优化,U455.3
  16. 智能移动机器人地图描述和导航方法研究,TP242.6
  17. 基于GPS/DR的移动机器人组合定位技术研究,TN967.2
  18. 室内环境下的机器人自主导航研究,TP242
  19. 缩小自主导航机器人传感器检测盲区的研究,TP242
  20. 液压支架双伸缩立柱承载特性研究,TD355.4
  21. 单点锚泊系统动力学建模仿真与姿态控制研究,U664.82

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人 > 智能机器人
© 2012 www.xueweilunwen.com