移动机械手手眼协调运动

摘要

移动机械手系统是由一个或若干个机械手固定在一个移动平台上构成，机械手用来实现一些动作如抓取、操作等，这种结构使移动机械手拥有几乎无限大的工作空间和高度的运动冗余性,并同时具有移动和操作功能,这使它优于移动机器人和传统的机械手。同时，移动机械手在拆卸易爆、易燃物品，以及防爆、反恐等社会公共安全和军事方面也具有广泛的应用前景。本文在国家863计划项目“化学危险反应器泄漏检测与修补移动机械手系统”（项目编号：2003AA421040）的支持下，对移动机械手的手眼协调控制技术进行了研究，取得了如下成果和结论： 1、从复杂的环境中对目标物体进行识别，选取颜色特征和几何形状特征作为识别目标物体的依据，将两者结合形成图像特征，采用灰度化，膨胀腐蚀、中值滤波、圆形识别、质心标定等方法，实现了目标物体的识别，它是下一步机器人手眼系统进行目标跟踪的基础。 2、采用直接将图像坐标映射到机器人参考坐标的“黑箱”思想,利用了末端执行器到机器人参考坐标系的一个恒定旋转矩阵，使得目标三维定位的算法与标定参数的过程大大简化,同时具有较高的定位精度。 3、建立了HEBUT-II 型机器人正向运动学模型，并用代数法完成了HEBUT-II机器人的逆运动学方程的求解。在此基础上，对基于PD的三种机器人控制算法(直接PD 控制，PD 加前馈控制和PD 加修正前馈控制)进行了仿真研究，实验结果表明PD 加前馈补偿控制算法具有较好的轨迹跟踪性能，而且PD 加前馈控制的动态补偿效果也很明显。