《轮履式机器人初始定位及结构光弯曲焊缝跟踪》由会员分享，可在线阅读，更多相关《轮履式机器人初始定位及结构光弯曲焊缝跟踪（73页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Ab s t r a c tABS TRACTW e l d i n g r o b o t s c o m i n g i n t o b e i n g h a s b e e n a r e v o l u t i o n a r y p r o g r e s s i n w e l d i n ga u t o m a t i z a t i o n , i t h a s b r o k e n t h r o u g h t h e t r a d it i o n w a y o f r i g i d a u t o m a t i o n o f w e l d i n g
2、 a n d d e v e lo p e d a k i n d o f fl e x i b l e a u t o m a t i o n m o d e . T h i s p a p e r h as d o n e af u r t h e r r e s e a r c h t o r o b o t a u t o m a t i o n w e l d i n g b y w h e e l - p e d r a i l r o b o t .I n o r d e r t o r e a l i z e i n t e l l e c t u a l i z e d r
3、o b o t w e l d i n g a b s o l u t e ly , t h e r o b o t h as t o s e e ka n d m o v e i n t o t h e t a r g e t l o c a t i o n b y i t s e l f , t h e n t r a c k i n g t h e s e a m. I t h as b e e n a ni m p o r t a n t p a r t t o i m p l e m e n t t h e r o b o t m o v i n g t o t h e t a r
4、g e t . I n t h i s p a p e r , r o b o t h asl o c a t e d t h e w e l d i n g p o s i t io n b y v i s u a l s e n s o r a n d a c t i v e i d e n t i f i e r , Mo v e d t o t h et a r g e t w i t h p a t h p l a n i n g w h i c h w as d e s i g n e d y e t . i t w as a f e as ib l e s c h e m e p
5、 r o v e d b ye x p e r i me n t .U s u a l l y , l a s e r s e n s o r h a s b e e n s e t i n f r o n t o f w e l d i n g t o r c h f o r t r a c k i n g w e l d i n g l i n e b y l as e r s e n s o r . T h u s t h e f e e d b a c k fr o m t h e l as e r s e n s o r i s n o t t h e p o s i t i o n
6、 a li n f o r m a t i o n b e t w e e n w e l d i n g t o r c h a n d w e l d i n g l i n e . S o i t i s n e e d e d t o fi n d aa p p r o p r i a t e c o n t r o l m e t h o d f o r d e v i a t i o n c o m p e n s a t e . T o c o m p u t e t h e r e a l - t i m e d e v i a t i o n b e t w e e n w
7、e l d i n g t o r c h a n d w e l d i n g s e a m , t h i s p a p e r h a s t r i e d t h e w a y t h a ts t o r e f e e d - f o r w a r d a n d c o m p e n s a t e c o n t r o l l e d v a r i a b l e , w h i c h i m p l e m e n t l as e r - s t r i p es e n s o r f o r b e n d e d s e a m t r a c k
8、 i n g .K e y w o r d s : P a t h p l a n n i n g ; I m a g e p r o c e s s i n g ; I m a g e p r o c e s s i n g ; S e a m T r a c k i n g1 1学位论文独创性声明学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中 特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含 其他人已 经发 表或撰写 过的 研究成果， 也不包含为获得 南昌大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所
9、做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学 位 论 文 作 者 签 名 二):叙签 字 呱 、 年 月 l f El学位论文版权使用授权书本 学 位 论 文 作 者 完 全了 解南昌大檬 有 关 保 留 、 使 用 学 位 论 文 的 规 定 ，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被寮阅 和借阅。 本人授权南昌大学可以 将学位论文的 全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学 位 论 文 作 者 签 “ (手 “ :扭 签 字 日 期 : 护了 年 月/ f 日”
10、 师 料 (手 写 ): 叫签 字 日 M : O L - ? 年 月 犷 日学位论文作者毕业后去向:工作单位:通讯地址 :电话:邮编:第 1 章 引言第1 章 引言1 . 1课题背景及意义随着科学技术的发展以及机器人应用领域的扩大，人们对机器人技术提出了更高的要求，希望机器人具有更高的智能和更强的环境适应能力，机器人视觉伺服研究正是为了满足这一要求而展开的。 机器人视觉伺服最早出现于2 0 世 纪 s o 年代，在9 0 年代中后期发展迅速。这是因为机器人应用领域的扩展以及 计算机硬件技术的突飞猛进，极大地提高了图像处理的速度，大幅降低了专用图像处理设备的费用。视觉伺服控制与基于传统传感器的
11、机器人控制相比，具 有比较明显的优点:更高的灵活性，更高的精度，能够对机器人标定误差具有 强的鲁棒性等。以上优点决定了机器人视觉伺服在较短的时间里成为机器人研 究领域中的热点之一，并在工业生产、海洋探测等众多领域得到了成功的应用领域 ， 。移动机器人是机器人学中的一个重要分支。它的研究始于六十年代，以斯坦福研究所的自 主移动式机器人S H A K E Y为标志，其主要目 标是研究在复杂环境下机器人系统的实时控制问题，涉及到任务规划、运动规划与导航、目标识别与定位、机器视觉、多种传感器信息处理与融合以及系统集成等关键技术。不同于传统的机器人手臂，移动机器人具有其特殊的机构模型和应用性，是一 个集
12、环境感知，动态决策与规划，行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。移动机器人的研究提出了许多新的、挑战性的理论与工程技术课题，引起 了越来越多的专家学者和工程技术人员的兴趣2 1移动机器人路径规划问 题同样是移动机器人研究领域中的一项重要研究内容，对移动机器人路径规划系统的主要要求是:1 .寻找一条路径，保证机器人沿该路径移动时不与外界发生碰撞;2 .处理传感器感知的环境模型中的不确定因素和路径执行中出现的误差;3 .通过使机器人避开外界物体而使其对传感器感知范围的影响降到最小;4 .能够按照需要找到最 优路径2 1通过直接观察焊接近弧区将能获得更多、更有利于焊接过程分析与控制的第 1 章
13、引言信息，并且具有强烈的直观性与真实性;加之目前我国的焊接自 动化水平相对不高，利用视觉技术的优点，结合焊接过程的特殊性研究机器视觉在焊接过程中的应用具有十分重要的意义。在焊接自动化的研究中，曾研究过许多类型的传感方法.视觉传感与之比 较主 要有如下几方面的 优点: ( 1 ) 图 像传 感具有非接 触的 特点: ( 2 ) 可以 传感各 种 材料， 不受导 磁或 非导磁 材料的限 制; ( 3 ) 可以 传感 各 种焊接 接头形式; ( 4 ) 受 焊 接电 弧的电、 磁场干扰不大: ( 5 ) 具有较大、 较宽的 传 感距离 和范围。虽然机器视觉没有像生物视觉那么精密，但是它也具有生物视觉
14、无法比拟的优点，例如它的远距离观看能力和在黑夜中的透视能力等方面。视觉信息通过视觉传感器转换成电信号，经过空间采样和幅值量化后，这些信号就形成了一幅数字图像，加以处理就可以得到视觉系统所需要的特征量。近几年机器视觉己经在科学研究、军事上和工业自动化方面得到了很大程度的开发和利用，结合焊缝跟踪的特点，通过观察焊缝并对视觉图像处理的方法，来扩大跟踪的灵活性，使跟踪过程具有类似人眼的功能，可以在很大程度上提高焊接自动化 水平和自 动焊接的 灵活性， 灵活扩充跟 踪的视 野可达 性3 1 .2移动机器人机器人是关键的自 动化技术之一，机器人学的研究和发展之所以 方兴未艾 的原因 在于: ( 1 ) 机
15、器人的 应用可增 加生产力， 提高生 产 过程的 效益， 如机器人 焊接、 件装配、 物体 搬运等: ( 2 ) 机器人可以 在恶 劣环 境和人 类不可 及环境中 代 替人类完成期望的工作，如处理核废料、宇宙空间的开发研究等。机器人的应用越来越广泛，几乎渗透到所有领域。移动机器人是机器人学中的一个重要分支。 它的研究始于六十年代，以 斯坦福研究所的自 主移动式机器人S H A K E Y为标志，其主要目 标是研究在复杂环境下机器人系统的实时控制问题，涉及到任 务规划、运动规划与导航、目 标识别与定位、机器视觉、多种传感器信息处理与融合以及系统集成等关键技术。不同于传统的机器人手臂，移动机器人具
16、有其特殊的机构模型和应用性，是一个集环境感知， 动态决策与规划， 行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。移动机器人的研究提出了许多新的、挑 战性的理论与工程技术课题，引起了 越来越多的专家学者和工程技术人员的兴趣。第 1 章 引言移动机器人有多种机构形式，采取何种形式取决于移动环境，而移动机器人大多是针对陆上表面环境。能够在表面环境中移动的机构形式主要有:( 1 ) 轮式移动机构;( 2 ) 覆 带 式 移 动 机 构 a 1 .( 3 ) 脚足式移动机构;此外，还有步进式移动机构、蠕动式移动机构、混合式移动机构和蛇形移 动机构等，适合于各种特别的场合。在不平整地面上运动时，一般使用脚足式移动机构，轮式移动机构适合于不太粗糙的地面，而覆带式移动机构适合于地面倾斜不是很大的有障碍物的环境。在各种移动机器人中轮式移动机器人是最 常 见也 是 最 重要的 移 动 机器 人 之一， 除部 分军 事 和宇 航用 途( 火星车 可 采 用轮 式 机构) 外，其具有漫长历史的轮式移动机构仍然能 够满足绝大部分应用场所的要 求。 据1 9 9 1 年统计， 在1
