本書以作者所作博士後研究工作報告為背景,以排爆機器人機械臂單關節遙控操作、聯動遙控操作、機械手一次自動到位遙控操作3種工作模式為中心,進行了深入的研究與開發。
基本介紹
- 書名：排爆機器人的研究與開發
- 作者：藤本
- ISBN： 9787121100482
- 定價：42.00元
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2010年3月1日
- 開本：16開
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
在特殊約束條件下，解決了5自由度機器手逆運動學求解困難的問題。套用“雙目立體視覺”技術，解決了爆炸物目標測距的問題。運用觀測圖像，實現了排爆機器人手爪柔性控制策略，保障了抓取爆炸物的安全，研製出了具有自主智慧財產權的排爆機器人。
圖書目錄
目 錄
第1章 排爆機器人發展現狀及關鍵技術 （1）
1.1 排爆機器人研究現狀 （1）
1.1.1 國內外的研究現狀 （1）
1.1.2 排爆機器人的關鍵技術 （6）
1.1.3 排爆機器人的發展趨勢 （7）
1.2 計算機立體視覺的研究現狀 （8）
1.2.1 雙目立體視覺的研究內容 （9）
1.2.2 雙目立體視覺研究現狀 （10）
1.2.3 套用於移動機器人的立體視覺系統 （11）
1.3 機器人的計算機控制技術 （12）
1.4 選題背景及主要研究工作 （13）
1.4.1 選題背景 （13）
1.4.2 目前排爆機器人存在的問題 （14）
第2章 智慧型排爆機器人的系統組成 （15）
2.1 智慧型排爆機器人總體設計原則 （15）
2.2 履帶式排爆機器人移動車體機構設計 （16）
2.3 機械臂 （22）
2.3.1 自由度 （22）
2.3.2 機械臂結構 （23）
2.4 智慧型排爆機器人的3種作業模式 （23）
2.4.1 基於計算機視覺的目標物遙控操作模式 （23）
2.4.2 機械臂聯動操作模式 （24）
2.4.3 機械臂單關節操作模式 （25）
2.5 智慧型排爆機器人系統軟體的功能模組 （25）
2.5.1 雙目立體視覺子系統 （25）
2.5.2 運動學控制遙操作子系統 （25）
2.6 智慧型排爆機器控制系統 （26）
2.6.1 概述 （26）
2.6.2 現場主控制計算機 （27）
2.6.3 無線傳輸設備 （28）
2.6.4 嵌入式PC/104計算機 （29）
2.6.5 數據採集卡 （30）
2.6.6 光電編碼器與直流電機 （31）
2.6.7 H橋式直流電機驅動電路 （32）
2.7 本章小結 （33）
第3章 視頻圖像捕獲及圖像預處理 （34）
3.1 視頻圖像處理方法 （34）
3.1.1 圖像捕獲硬體系統的選型與設計 （34）
3.1.2 視頻圖像捕獲的軟體實現 （36）
3.2 圖像預處理方法研究 （40）
3.2.1 圖像噪聲的分類 （40）
3.2.2 圖像濾波去噪聲算法的研究 （41）
3.3 基於特定選點的自適應視窗的中值濾波算法 （44）
3.3.1 去噪聲算法基本思想 （44）
3.3.2 去噪聲算法的實現步驟 （45）
3.3.3 實驗結果及分析 （47）
3.4 本章小結 （49）
第4章 雙目立體視覺系統的標定 （50）
4.1 雙目立體視覺系統的透視變換與攝像機模型 （50）
4.1.1 標定中的各種坐標系 （50）
4.1.2 雙目立體視覺系統各坐標系的變換 （52）
4.1.3 攝像機的標定參數 （54）
4.1.4 攝像機鏡頭的畸變 （55）
4.2 攝像機內外參數的標定方法 （56）
4.2.1 傳統的攝像機標定方法 （57）
4.2.2 攝像機自標定方法 （59）
4.2.3 基於主動視覺的標定方法 （59）
4.2.4 其他的一些標定方法 （60）
4.3 一種內外參數分離的標定方法 （60）
4.3.1 攝像機內參數標定 （60）
4.3.2 攝像機外參數標定 （64）
4.3.3 攝像機標定實驗步驟及結果 （64）
4.4 本章小結 （67）
第5章 雙目系統立體匹配與三維坐標的計算 （68）
5.1 雙目立體系統匹配的基本問題 （68）
5.1.1 匹配基元的選擇 （69）
5.1.2 匹配準則 （69）
5.1.3 雙目系統立體匹配的算法結構 （72）
5.2 雙目系統立體匹配算法 （72）
5.2.1 常用立體匹配算法 （73）
5.2.2 雙目系統立體匹配在理論和技術上存在的問題 （74）
5.2.3 雙目立體系統區域相關匹配算法 （75）
5.3 視覺系統控制點修正的金字塔雙層動態規劃立體匹配算法 （77）
5.3.1 控制點修正的動態規劃立體匹配算法 （78）
5.3.2 控制點修正的金字塔雙層動態規劃立體匹配算法 （80）
5.3.3 實驗與結果分析 （82）
5.4 雙目立體視覺三維坐標的深度計算 （83）
5.4.1 三維坐標的數值計算 （84）
5.4.2 雙目立體視覺系統實驗結果 （85）
5.5 本章小結 （88）
第6章 排爆機器人機械臂運動學分析 （89）
6.1 3臂桿5自由度機械臂 （89）
6.1.1 機械臂工作平面分析 （90）
6.1.2 手腕擺動關節設計（第四關節） （92）
6.1.3 前臂結構設計 （94）
6.1.4 前臂剛度校核 （95）
6.1.5 肘關節設計（第三關節） （97）
6.1.6 上臂結構設計 （98）
6.1.7 驅動系統設計 （100）
6.1.8 第一關節設計 （101）
6.2 3臂桿5自由度機械臂的運動學特性分析 （102）
6.2.1 3臂桿5自由度機械臂運動學方程 （103）
6.2.2 3臂桿5自由度機械臂運動學方程求解 （104）
6.3 3臂桿5自由度機械臂運動學求解過程簡化 （105）
6.3.1 機械臂平面內的運動 （106）
6.3.2 腰部迴轉關節的運動 （108）
6.3.3 解析的正逆運動學方程 （108）
6.4 本章小結 （109）
第7章 排爆機器人的伺服控制系統 （110）
7.1 介紹MATLABRTW、xPC的概念 （110）
7.1.1 MATLABRTW的基本介紹 （110）
7.1.2 xPC目標套用環境 （113）
7.1.3 排爆機器人控制系統控制模型的開發 （115）
7.2 運動控制模型 （116）
7.2.1 模型總體框架 （116）
7.2.2 系統初始化 （116）
7.2.3 主控制模組 （118）
7.2.4 機械臂運動關節的位置伺服控制模型 （119）
7.3 控制指令 （124）
7.4 排爆機器人手爪的柔性控制 （126）
7.4.1 手爪夾持機構的受力分析 （126）
7.4.2 可疑爆炸物的質量估計與夾持寬度估計 （128）
7.4.3 可疑爆炸物的夾持表面粗糙度估計 （128）
7.4.4 排爆機器人電流伺服控制系統的實現 （129）
7.5 本章小結 （130）
第8章 排爆機器人遙操作控制流程及誤差分析 （131）
8.1 遙操作子系統軟體 （132）
8.2 DirectInput簡介 （133）
8.3 DirectInput組件 （133）
8.4 遙操作過程及控制指令 （133）
8.5 智慧型排爆機器人的排爆操作過程 （134）
8.6 實驗研究 （140）
8.6.1 實驗設備和儀器 （140）
8.6.2 機器人自動抓取目標物實驗 （140）
8.6.3 誤差分析 （143）
8.7 本章小結 （144）
第9章 搖桿控制 （145）
9.1 主要程式代碼 （145）
9.2 控制指令 （153）
9.2.1 串口通信 （153）
9.2.2 手柄控制指令 （155）
第10章 供電與輔助系統設計 （162）
10.1 供電系統設計 （162）
10.2 輔助系統設計 （162）
結論 （163）
附屬檔案一 排爆機器人開發軟體 （165）
參考文獻 （225）
