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基于Kinect的机器人抓取系统研究 被引量:16
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作者 黄玲涛 王彬 +2 位作者 倪涛 缪海峰 李亚男 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期390-399,共10页
智能抓取搬运机器人能够高效、可靠地完成各种搬运任务,降低工作人员的劳动强度,精准的物体定位是机器人执行搬运任务的基础。本文研究了基于Kinect的机器人抓取系统,可实现物体的类别检测、物体定位及机器人抓取任务。抓取系统由3个子... 智能抓取搬运机器人能够高效、可靠地完成各种搬运任务,降低工作人员的劳动强度,精准的物体定位是机器人执行搬运任务的基础。本文研究了基于Kinect的机器人抓取系统,可实现物体的类别检测、物体定位及机器人抓取任务。抓取系统由3个子系统(物体检测系统、物体定位系统及机器人抓取系统)组成。首先利用Kinect采集的物体图像信息训练单次多盒检测(Single multi-box detection,SSD)模型,然后根据SSD模型对物体的类别进行检测,得到物体在图像中的边框,并获取边框中物体像素坐标和深度,接着通过Kinect相机手眼标定法将像素坐标和深度转换到机器人基坐标系中,实现物体的定位,最后通过机器人逆运动学求解关节角,驱动机器人运动完成抓取搬运任务。对机器人进行了物体的定位和抓取实验,实验结果表明,物体的定位误差较小,物体抓取搬运实验的平均成功率达到97%,满足物体的抓取搬运需求。 展开更多
关键词 机器人 Kinect相机 物体检测 物体抓取 手眼标定
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基于视觉伺服的桌面型机械臂创新实验平台研制 被引量:10
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作者 杨亮 郭志军 +1 位作者 李文生 王博轩 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2018年第5期92-94,101,共4页
研制了一种基于视觉伺服的桌面型机械臂创新实验平台,整个系统由机械臂本体、控制器、视觉伺服系统组成。机器臂共有3个自由度,分别由3个步进电机驱动;控制器采用主控板+驱动板的设计结构,具有结构简单、可扩展性强的优点;视觉伺服系统... 研制了一种基于视觉伺服的桌面型机械臂创新实验平台,整个系统由机械臂本体、控制器、视觉伺服系统组成。机器臂共有3个自由度,分别由3个步进电机驱动;控制器采用主控板+驱动板的设计结构,具有结构简单、可扩展性强的优点;视觉伺服系统运行在主控板之上,能够通过摄像头采集目标物体图像信息,并将位置信息转换控制指令,控制机械臂完成物体抓取任务。实践表明该方案具有成本低、控制效果好、系统鲁棒性强的优点。 展开更多
关键词 桌面型机械臂 视觉伺服 物体抓取 创新实验
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家庭服务机器人手眼协调系统设计 被引量:6
3
作者 田蔚瀚 罗亚哲 +1 位作者 李逸飞 陈殿生 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期69-77,共9页
针对目前智能家庭场景下,家居服务机器人对不同物品位姿的识别准确度与操作性差等问题,进行机器人手眼协调识别技术与物品灵巧操作规划方法的研究,提出了视觉前馈目标定位与视觉反馈位姿匹配相结合的识别与多位姿抓取方法。首先,基于SS... 针对目前智能家庭场景下,家居服务机器人对不同物品位姿的识别准确度与操作性差等问题,进行机器人手眼协调识别技术与物品灵巧操作规划方法的研究,提出了视觉前馈目标定位与视觉反馈位姿匹配相结合的识别与多位姿抓取方法。首先,基于SSD深度神经网络模型识别待抓取物品,并进行三维测定,以得到物品粗略坐标位置;其次,根据所得三维坐标预设深度相机与物品的相对位姿,采集物品与障碍物的深度信息,并基于Linemod算法与内置三维模型进行位姿匹配,完成对物品精确位姿的测定;最后,依据所得物品与障碍物的位置与姿态,规范臂手系统的抓取位姿,实现灵巧抓取物品。由以上原理,设计手眼协调测试实验进行不同桌面高度的物品抓取成功率与抓取误差测试,实验抓取总成功率高,且误差满足实际精度要求;该研究有利于提高家居服务机器人物品操作的灵巧性与适应性,对于家居服务机器人产业的发展具有重要意义。 展开更多
关键词 服务机器人 手眼协调 物品抓取 位姿识别
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视觉辅助的机械臂智能抓取实验教学平台开发 被引量:6
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作者 郝丽 冷春涛 +1 位作者 武书昆 刘彦博 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2021年第1期152-156,217,共6页
开发了一种视觉辅助的机械臂智能抓取实验教学平台,整个平台由执行系统和图像处理系统组成。执行系统即机械臂本体,分为关节执行机构与手臂执行末端;图像处理系统通过摄像头遍历工作区域采集目标物图像及位置信息,计算机接收到图像数据... 开发了一种视觉辅助的机械臂智能抓取实验教学平台,整个平台由执行系统和图像处理系统组成。执行系统即机械臂本体,分为关节执行机构与手臂执行末端;图像处理系统通过摄像头遍历工作区域采集目标物图像及位置信息,计算机接收到图像数据后,进行坐标转换与目标识别处理,再将控制指令传输至机械臂,控制机械臂关节与末端的运动以完成目标物的抓取及搬运任务,至今该平台已使用两个学期。实践表明,该平台搭建方便,操作步骤与知识点易于理解掌握,适于全校各专业学生学习,可以有效调动学生的学习积极性以及培养其深入思考能力,激发学生的创新思维。 展开更多
关键词 机械臂 视觉辅助 目标物抓取 实验教学
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基于视觉反馈的机械臂位置模糊控制 被引量:1
5
作者 解霄鹏 王佳玮 +1 位作者 高波 于凌涛 《应用科技》 CAS 2023年第6期111-116,131,共7页
针对传统的机械臂位置控制问题,提出了一种基于视觉反馈的机械臂位置模糊控制方法。该方法模拟人抓取物品的行为,通过视觉反馈判断目标物和机械臂的相对位置,从而决定机械臂的运动方向及速度,实现抓取功能。以三自由度机械臂为研究对象... 针对传统的机械臂位置控制问题,提出了一种基于视觉反馈的机械臂位置模糊控制方法。该方法模拟人抓取物品的行为,通过视觉反馈判断目标物和机械臂的相对位置,从而决定机械臂的运动方向及速度,实现抓取功能。以三自由度机械臂为研究对象,搭建了二维模糊控制器,结合运动方向判断算法与视觉图像处理,控制机械臂末端运动到目标物所在位置。实验结果表明,该方法控制误差较小且不受机械臂杆长的约束,运算量较小,具有一定的应用前景。 展开更多
关键词 机械臂 物体抓取 末端定位 视觉反馈 模糊控制 图像采集 目标检测 机器人操作系统
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基于模糊趋近的移动机械臂目标抓取方法 被引量:4
6
作者 焦继乐 曹志强 +1 位作者 赵鹏 谭民 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期47-50,共4页
提出了一种基于模糊趋近的移动机械臂目标抓取方法.移动机械臂采用Eye-in-Hand方式的CMOS视觉系统,视觉识别双十字的趋近指引标识,将移动平台与其中心点的连线方向和移动平台运动方向的夹角作为模糊控制器的输入,设计双输入单输出模糊... 提出了一种基于模糊趋近的移动机械臂目标抓取方法.移动机械臂采用Eye-in-Hand方式的CMOS视觉系统,视觉识别双十字的趋近指引标识,将移动平台与其中心点的连线方向和移动平台运动方向的夹角作为模糊控制器的输入,设计双输入单输出模糊控制器,通过对移动平台运动方向的调整实现移动机械臂对目标的趋近;目标为双黑线环绕的红色圆柱,当目标在机械臂的可操作范围内,移动平台停止运动并基于逆向运动学求解机械臂各关节角,进而实现目标抓取.实验表明了所提方法的有效性. 展开更多
关键词 移动机械臂 CMOS摄像头 视觉处理 模糊控制 目标趋近 目标抓取
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基于单目立体视觉的NAO机器人的目标定位与抓取 被引量:4
7
作者 李鹤喜 张长亮 《五邑大学学报(自然科学版)》 CAS 2017年第2期20-26,共7页
为了实现NAO机器人对空间目标的定位与抓取,提出了一种单目立体视觉的导航方法.首先利用机器人上部摄像机的平动获取两幅目标图像,等效于双目立体视觉,采用FFT频域互相关和累加求和快速算法,进行两幅目标图像的立体匹配,实现目标位置的... 为了实现NAO机器人对空间目标的定位与抓取,提出了一种单目立体视觉的导航方法.首先利用机器人上部摄像机的平动获取两幅目标图像,等效于双目立体视觉,采用FFT频域互相关和累加求和快速算法,进行两幅目标图像的立体匹配,实现目标位置的快速检测;然后根据测得的目标高度,运用视野中心算法和三角测量原理计算出目标距离,进行目标的跟踪逼近,当机器人到达目标邻近区域时使用下部摄像机进行目标检测并进行姿态调整,直到距离误差落在目标中心许可的圆形区域内,进行目标抓取,实际测试表明采用这种视觉导航方法的NAO机器人抓取成功率在90%以上. 展开更多
关键词 立体匹配 互相关 目标定位 目标抓取
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基于感兴趣区域的机器人抓取系统 被引量:3
8
作者 马世超 孙磊 +1 位作者 何宏 郭延华 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第11期4395-4403,共9页
智能抓取机器人能够代替人类完成高强度工作,为实现物体的准确定位,提升机器人抓取的成功率,对基于感兴趣区域的机器人抓取系统进行研究。对深度相机进行标定,对深度卷积神经网络损失函数进行改进,使用焦点函数代替传统的交叉熵函数,训... 智能抓取机器人能够代替人类完成高强度工作,为实现物体的准确定位,提升机器人抓取的成功率,对基于感兴趣区域的机器人抓取系统进行研究。对深度相机进行标定,对深度卷积神经网络损失函数进行改进,使用焦点函数代替传统的交叉熵函数,训练模型,得到目标的类别、二维包络框中目标的像素坐标值与深度值等信息。利用手眼标定方法将深度传感器坐标转换到机械臂基坐标系下,依据相机成像原理完成物体的定位。通过机器人逆运动学求解关节角度,驱动机器人实现抓取。对实验过程进行分析,在aubo_i5机械臂上进行实验验证。实验结果表明,目标的识别定位误差较小,平均精度值提升了2.36%,抓取的平均成功率达到93.4%,较改进前提升了13.4%,能够满足机器人抓取的需求。 展开更多
关键词 机器人 卷积神经网络 深度传感器 目标检测 目标定位 物体抓取
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基于Arduino Uno R3的蓝牙操控机械臂设计 被引量:3
9
作者 乔凌霄 甘恩宁 +2 位作者 李世婕 徐善智 张晓荣 《电子质量》 2022年第4期50-52,共3页
为行动不便的人群提供各种服务的机器人正在成为一种迫切的社会需求。基于以上思路,可设想出具有抓取性能的电子设备可实现此功能,故构想出机械臂。为提升该系统的性能通过对软件及硬件架构进行深层次分析,提出了一种控制系统架构的设... 为行动不便的人群提供各种服务的机器人正在成为一种迫切的社会需求。基于以上思路,可设想出具有抓取性能的电子设备可实现此功能,故构想出机械臂。为提升该系统的性能通过对软件及硬件架构进行深层次分析,提出了一种控制系统架构的设计方法如下--该机械臂以Arduino Uno R3为控制核心,利用蓝牙进行操控,舵机使之运动。如此可以实现机械臂在无线的情况下对室内物体的抓取。通过理论研究与实物制作演示,证明其可以很好地完成蓝牙操控抓取物体的目的,但要达到实际应用还需要进一步的探讨与研究。 展开更多
关键词 Arduino Uno R3 蓝牙控制 机械臂 物体抓取
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机器人平滑抓取移动物体的运动规划方法 被引量:3
10
作者 张驰 尚伟伟 +1 位作者 丛爽 刘宜 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第19期10-17,共8页
结合机器视觉和运动规划方法,对动态环境中移动物体的平滑抓取进行了研究。设计了一种运动物体跟踪算法,能够实现无障碍环境下移动物体的平滑抓取;针对环境中存在动态障碍物的情况,设计了一种基于排斥矢量的动态避障算法,与运动物体跟... 结合机器视觉和运动规划方法,对动态环境中移动物体的平滑抓取进行了研究。设计了一种运动物体跟踪算法,能够实现无障碍环境下移动物体的平滑抓取;针对环境中存在动态障碍物的情况,设计了一种基于排斥矢量的动态避障算法,与运动物体跟踪算法相结合,实现了机器人先避障后平滑抓取;基于机器人操作系统(Robotoperatingsystem,ROS)框架,在5自由度的KUKA Youbot机械臂平台上实现了无障碍环境下对传送带上物体的平滑抓取,以及动态障碍物环境中的平滑抓取,试验结果验证了所设计算法的优越性。 展开更多
关键词 动态环境 平滑抓取 动态避障 物体抓取
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结合迭代学习控制的视觉伺服物品抓取方法 被引量:2
11
作者 田国会 袁丽 +1 位作者 李国栋 李岩 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期536-540,共5页
针对家庭环境中服务机器人的物品抓取问题,以NAO机器人为实验平台,提出了一种结合迭代学习控制的基于位置的视觉伺服抓取算法.结合Bumblebee2双目立体相机构建了视觉伺服系统,对NAO机器人的机械臂进行了运动学建模.针对静止物品和传递... 针对家庭环境中服务机器人的物品抓取问题,以NAO机器人为实验平台,提出了一种结合迭代学习控制的基于位置的视觉伺服抓取算法.结合Bumblebee2双目立体相机构建了视觉伺服系统,对NAO机器人的机械臂进行了运动学建模.针对静止物品和传递过程中运动物品的抓取问题,分别设计了李雅普诺夫渐进稳定的基于位置的视觉伺服(PBVS)抓取控制律,最后为克服机械误差和物品运动预测误差的影响,结合迭代学习控制对PBVS控制律进行了改进,通过迭代实验验证提出的方法能够快速校正系统误差,提高系统响应速度,使机器人能够快速、稳定地完成目标物品的抓取,实现相应的家庭服务. 展开更多
关键词 视觉伺服 迭代学习控制 物品抓取 NAO机器人 运动学建模 双目视觉
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基于虚拟力引导的人机协同目标抓取方法 被引量:2
12
作者 姜通维 姜勇 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期683-689,共7页
针对力反馈遥操作中传统人工势场法无法适应于机械臂整体的避障以及在作业过程中操作者难以控制机械臂到达所需位姿的问题,提出了一种基于虚拟力引导的人机协同目标抓取方法。力反馈设备向操作者提供力觉交互。通过结合人工势场法和虚... 针对力反馈遥操作中传统人工势场法无法适应于机械臂整体的避障以及在作业过程中操作者难以控制机械臂到达所需位姿的问题,提出了一种基于虚拟力引导的人机协同目标抓取方法。力反馈设备向操作者提供力觉交互。通过结合人工势场法和虚拟夹具,构建管道形虚拟力场,生成实时虚拟力引导,实现协助操作者完成从端机器人的整体避障任务并在完成避障后引导机器人返回预定义路径并趋近目标点。当进行抓取任务时,构建锥形虚拟力场,实现协助操作者操作机械臂到达目标位置和姿态。此外,提出了一种机器人运动限制方法以降低操作者的操作失误对抓取任务的影响。实验证明,该方法能有效提高目标抓取操作的成功率和操作效率。 展开更多
关键词 虚拟力引导 力反馈 运动约束 机械臂避障 目标抓取 主从控制 遥操作 人机协同
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基于双目视觉的机器人抓取系统 被引量:1
13
作者 周晏 韩毅 +1 位作者 王旭彬 郭圆辉 《河南科技》 2020年第35期4-7,共4页
基于机器视觉系统引导的机器人抓取技术是当前机器人技术研究的热点,如何对机器人与摄像机进行精准的手眼标定是实现机器人精准抓取的前提和基础。本文通过双目摄像机和四轴机器人建立了基于双目视觉的机器人抓取系统,采用张正友标定法... 基于机器视觉系统引导的机器人抓取技术是当前机器人技术研究的热点,如何对机器人与摄像机进行精准的手眼标定是实现机器人精准抓取的前提和基础。本文通过双目摄像机和四轴机器人建立了基于双目视觉的机器人抓取系统,采用张正友标定法对双目摄像机的内外参数进行标定,对眼在手外的抓取系统进行手眼标定,并将抓取目标物体空间坐标信息转化为机器人控制信息,完成目标抓取。 展开更多
关键词 双目视觉 机器人 手眼标定 物体抓取
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基于PCL的Jaco机械臂的目标抓取
14
作者 龙嫣然 徐昱琳 费心怡 《工业控制计算机》 2019年第4期65-67,共3页
基于ROS机器人操作系统下的PCL点云库,建立了一个常见果蔬模型数据库。采用一种基于颜色和法线的分割方法对Kinect点云图像进行分割,实现了家庭果蔬的实时识别与定位。构建了基于PCL的机器人臂手系统,研究了Jaco机械臂的运动控制和目标... 基于ROS机器人操作系统下的PCL点云库,建立了一个常见果蔬模型数据库。采用一种基于颜色和法线的分割方法对Kinect点云图像进行分割,实现了家庭果蔬的实时识别与定位。构建了基于PCL的机器人臂手系统,研究了Jaco机械臂的运动控制和目标抓取,最终实现了目标物体的安全抓取。 展开更多
关键词 点云库 机械臂控制 目标抓取
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基于液压控制的煤矿水仓清理机器人异物自动抓取方法
15
作者 殷雷 《煤矿机械》 2023年第11期143-147,共5页
煤矿水仓的复杂环境会影响清理机器人对异物的识别精度,导致清理机器人的异物抓取效果不佳。为了提升整体异物抓取性能,提出了基于液压控制的煤矿水仓清理机器人异物自动抓取方法。通过对煤矿水仓异物的测定及清理机器人数学模型的构建... 煤矿水仓的复杂环境会影响清理机器人对异物的识别精度,导致清理机器人的异物抓取效果不佳。为了提升整体异物抓取性能,提出了基于液压控制的煤矿水仓清理机器人异物自动抓取方法。通过对煤矿水仓异物的测定及清理机器人数学模型的构建,实现清理机器人的动力学分析,为清理机器人的异物自动抓取提供了理论数据基础;依据分析结果规划出清理机器人在直角坐标空间内的轨迹路径,完成了清理机器人抓取路径的规划;利用构建的液压控制模型对机器人异物抓取实行控制,以此实现煤矿水仓清理机器人异物自动抓取。通过实验验证了该方法的实时性和有效性。 展开更多
关键词 液压控制模型 煤矿水仓 清理机器人 异物抓取 轨迹路径规划
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无人机自主抓取仿生机械手的设计
16
作者 张千彧 薛召 +1 位作者 刘伟军 吴荣谦 《医疗卫生装备》 CAS 2023年第11期34-38,共5页
目的:设计一种无人机自主抓取仿生机械手,以实现无人机在飞行过程中精准抓取物体。方法:该机械手利用红外感应技术抓取物体,由外壳、支撑架、旋转齿轮、中央转轴、中央绕线盘、尼龙线(3根)、旋转电动机(2个)、扭簧(3个)、机械爪(3个)、... 目的:设计一种无人机自主抓取仿生机械手,以实现无人机在飞行过程中精准抓取物体。方法:该机械手利用红外感应技术抓取物体,由外壳、支撑架、旋转齿轮、中央转轴、中央绕线盘、尼龙线(3根)、旋转电动机(2个)、扭簧(3个)、机械爪(3个)、机械爪固定装置(3个)、红外感应装置和Arduino开发板等组成。其中外壳采用聚乳酸材料进行3D打印,支撑架、旋转齿轮、中央转轴、中央绕线盘、机械爪采用光敏树脂进行3D打印,机械爪打印完成后再用橡胶材料浇注形成弹性结构;Arduino开发板采用OpenCM9.0控制器,可对红外感应装置和旋转电动机进行供电与控制。结果:经测试,该机械手能够实现张开与闭合操作,且可以在0.11~0.15 s完成张开—感应—启动—抓取的过程。结论:该机械手质量轻、负载低、抓取效率高,可满足无人机自主抓取物体的需求。 展开更多
关键词 无人机 自主抓取 仿生机械手 机械爪
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机器人捕捉运动目标的动力学视觉伺服方法 被引量:3
17
作者 邝宏武 郝矿荣 丁永生 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第18期232-234,237,共4页
提出一种机器人捕捉运动目标的动力学视觉伺服方法。基于位置阻抗控制器,通过双目立体视觉检测并跟踪运动目标的位置,结合CMAC网络,采用以视觉阻抗的二次型为训练目标的学习型视觉阻抗控制器,用于克服控制器对系统结构参数变化适应性差... 提出一种机器人捕捉运动目标的动力学视觉伺服方法。基于位置阻抗控制器,通过双目立体视觉检测并跟踪运动目标的位置,结合CMAC网络,采用以视觉阻抗的二次型为训练目标的学习型视觉阻抗控制器,用于克服控制器对系统结构参数变化适应性差的缺点,并对阻抗参数进行优化。实验结果表明,该视觉伺服方法在机器人捕捉运动目标时具有良好的动力学特性和轨迹控制效果。 展开更多
关键词 运动目标捕捉 视觉阻抗控制 CMAC 网络 KALMAN 滤波器
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基于有限元的人体⁃机械手交互力计算方法 被引量:3
18
作者 李学勇 赵仲秋 +1 位作者 张春松 路长厚 《吉林大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1612-1619,共8页
通过建立人肢体骨骼、肌肉组织与康复机器人机械手指节表面的曲面方程,对人肢体肌肉组织划分微元,通过微元的应变逐步求解康复机器人机械手的指节压力,从而实现对人机交互力的计算与分析。在简化模型仿真验证中,展现了位移量(压入量)、... 通过建立人肢体骨骼、肌肉组织与康复机器人机械手指节表面的曲面方程,对人肢体肌肉组织划分微元,通过微元的应变逐步求解康复机器人机械手的指节压力,从而实现对人机交互力的计算与分析。在简化模型仿真验证中,展现了位移量(压入量)、交互位置、人肢体软组织弹性模量、泊松比等参数对人机交互力的影响规律,位移量为5 mm时,理论计算与仿真结果的平均相对误差在10%~15%左右。仿真结果表明:本文理论可以有效计算康复机器人机械手的指节压力,能对人机交互力进行计算与评价。 展开更多
关键词 机械电子工程 人机交互力 仿人康复机器人 有限元 可变形体抓取
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机器人捕捉运动目标的时间最优控制方法 被引量:2
19
作者 邝宏武 郝矿荣 丁永生 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2009年第6期31-35,共5页
对机器人的运动目标捕捉过程进行了研究,提出了用Ak im a样条函数对运动学求逆后的目标轨迹进行平滑的方法,使得轨迹在关节坐标系下得到解耦。通过模糊Bang-Bang控制机器人,使末端以时间最优的方式接近运动目标。当机器人关节位置与期... 对机器人的运动目标捕捉过程进行了研究,提出了用Ak im a样条函数对运动学求逆后的目标轨迹进行平滑的方法,使得轨迹在关节坐标系下得到解耦。通过模糊Bang-Bang控制机器人,使末端以时间最优的方式接近运动目标。当机器人关节位置与期望位置小于给定阈值时,采用带积分的模糊随动控制,使得每个关节相对独立地到达期望位置,并最终实现运动目标捕捉任务。结果表明,该方法简单有效,可快速稳定地实现运动目标捕捉任务。 展开更多
关键词 运动目标捕捉 Akima样条 模糊Bang—Bang控制 时间最优控制
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