机器人视觉伺服半实物仿真研究

摘要

随着机器人应用领域的不断扩大，机器人的工作环境也越来越复杂，视觉信息已成为机器人最为重要的感知功能，视觉伺服技术也成为机器人研究的热点。寻求简单有效的方法来实现机器人视觉伺服仿真具有重要意义。本文针对机器人视觉伺服中主要问题进行研究，主要完成以下工作：
　　 1.研究了机器人运动学理论，对齐次矩阵和欧拉角结合位置的坐标描述方法进行了推导，分析了两种描述方式的优缺点，并给出了转换方法，对PUMA560 机器人求解了运动学正逆问题，给出了相应解法。
　　 2.设计了机器人视觉伺服半实物仿真系统整体方案，研究了OpenGL相关内容，并在VC8.0中搭建虚拟仿真平台部分：包括三维仿真环境的建立、机器人图形显示、机器人驱动部分、运动学算法实现，以及轨迹规划等，并通过实验验证了算法的正确性。
　　 3.利用DirectShow在虚拟仿真框架下开发图像采集软件部分，解决了半实物仿真的接口软件问题和视觉伺服的图像显示问题。DirectShow 技术的应用使得半实物仿真平台可以支持多种视频采集设备，增强了系统的扩展性。
　　 4.针对视觉伺服中图像处理计算量大，耗时长的缺点，设计卡尔曼预测器对图像特征点位置进行预测，并设置动态跟踪窗口，转换全局图像处理为局部图像处理。实验表明算法可以显著提高系统的实时性和抗干扰性。