视觉机器人手臂的设计与研究

摘要

机器人技术是一门多学科相互融合的技术，包含了人工智能、计算机、模式识别、视觉处理等技术。随着科技的进步，机器人技术取得了很大进步，娱乐机器人逐渐进入了人们的视线。本文主要通过对视觉机器人手臂的设计与研究完成了象棋机器人人机博弈的功能，为以后复杂环境、重复性劳动机器人的工作奠定了基础。
　　针对于本课题中图像视觉识别的难题，采取了图像处理技术里面的相关算法实现了视觉识别。对采集的图像进行预处理、灰度化、二值化、阈值分割等相关操作，最后再通过投影法交叉点检测，轮廓跟踪法获得棋盘的布局以及棋子的识别。
　　针对于本课题中视觉机器人的轨迹行走问题,设计与研究了视觉机器人最优走法，利用二维数组进行棋盘表示，利用程序介绍了每一个棋子的走法，最后通过负极大值算法、Alpha-Beta搜索算法设计出了最佳棋步走法。
　　针对于本课题中整个视觉机器人系统的设计，主要通过软件与视觉机器人手臂伺服控制系统，设计了友好的上位机界面用于显示功能。伺服控制系统的调试，包括脉冲输出方式、速度控制、多轴联动、两轴直线插补、AC伺服电机接口设置，完成了系统软件与硬件的结合，为整个系统的实验做了最后的准备工作。
　　本论文的最后通过前面的准备工作进行了视觉识别算法实验、伺服机器人手臂运动实验，很好的展示了本实验的结果，视觉机器人进行中国象棋人机博弈。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及选题意义

1．2 国内外现状和趋势

1．2．1 视觉机器人的现状

1．2．2 象棋机器人的发展及研究现状

1．2．3 图像处理的发展及研究现状

1．2．4 伺服控制系统

1．3 研究内容

第2章 视觉机器人视觉算法研究

2．1 图像基础处理

2．1．1 RGB彩色图像

2．1．2 图像灰度化处理

2．2 常用图像特征提取方法

2．2．1 角点特征检测

2．2．2 图像边缘检测

2．2．3 图像分割

2．2．4 图像处理

2．3 棋盘图像识别

2．3．1 棋盘预处理

2．3．2 棋盘线相交点检测

2．3．3 棋盘上棋子有无的判别

2．3．4 获得棋盘的布局

2．4 本章小结

第3章 视觉机器人最优走法的设计及计算

3．1 棋盘表示

3．2 中国象棋每一个棋子走法规则

3．3 最优棋步的计算

3．3．1 负极大值算法

3．3．2 Alpha-Beta搜索算法

3．4 本章小结

第4章 视觉机器人软件与伺服控制系统设计

4．1 上位机显示操作界面

4．2 伺服控制系统

4．2．1 脉冲输出模式

4．2．2 机器人行走速度控制

4．2．3 多轴联动

4．2．4 两轴直线插补

4．2．5 AC伺服电机接口

4．3 本章小结

第5章 系统实验

5．1 控制软件实验

5．2 伺服机器人手臂运动实验

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢