基于視覺的工業(yè)機(jī)械手定位抓取系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)開發(fā)

基于視覺的工業(yè)機(jī)械手定位抓取系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)開發(fā),基于,視覺,工業(yè),機(jī)械手,定位,抓取,系統(tǒng),虛擬,實(shí)驗(yàn),試驗(yàn),開發(fā) 本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告 論 文 題 目：基于視覺的工業(yè)機(jī)械手定位抓取 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及研究 學(xué) 院：專 業(yè) 、班 級： 學(xué) 生 姓 名： 指導(dǎo) 教師（職稱） 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告要求 開題報(bào)告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的有效保證。為了使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。 一、選題依據(jù) 1. 論文（設(shè)計(jì)）題目及研究領(lǐng)域； 2. 論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值； 3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢。二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問題； 2. 擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路）； 3. 本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果。三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）； 2. 論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃。四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述 學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料，并在此基礎(chǔ)上通過分析、研究、綜合，形成文獻(xiàn)綜述。必要時(shí)應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報(bào)告。綜述或報(bào)告作為開題報(bào)告的一部分附在后面，要求思路清晰， 文理通順，較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。 五、其他要求 1. 開題報(bào)告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作開始后的前四周內(nèi)完成； 2. 開題報(bào)告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會審查通過； 3. 開題報(bào)告不合格或沒有做開題報(bào)告的學(xué)生，須重做或補(bǔ)做合格后，方能繼續(xù)論文（設(shè)計(jì)）工作，否則不允許參加答辯； 4. 開題報(bào)告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師； 5. 開題報(bào)告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打印）。 一、選題依據(jù) 1. 論文（設(shè)計(jì)）題目 基于視覺的工業(yè)機(jī)械手定位抓取控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及研究 2. 研究領(lǐng)域 工業(yè)機(jī)器人 機(jī)電控制系統(tǒng) 理論基礎(chǔ)研究 3. 論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值 機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展為制造業(yè)企業(yè)帶來了新活，解決了人力資源短缺問題并提高了產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率，單純的機(jī)器人技術(shù)在一些高端應(yīng)用場合受到限制，而引入視覺系統(tǒng)可滿足柔性化生要求，推進(jìn)了人工智能的進(jìn)程。 機(jī)器人對環(huán)境目標(biāo)具備一定的認(rèn)知能力，通過感知環(huán)境目標(biāo)確定自身的行動，使其不需運(yùn)動接觸即可對環(huán)境目標(biāo)實(shí)現(xiàn)抓取等動作，因此視覺圖像系統(tǒng)已成為提高機(jī)器人智能化的一個(gè)較為熱門的方向。將計(jì)算機(jī)視覺和圖像處理技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人本體系統(tǒng)，可以提高機(jī)器人的工作效率和對環(huán)境的適應(yīng)能力，并進(jìn)一步拓展機(jī)器人的受固定環(huán)境限制的應(yīng)用范圍。從機(jī)器人本體所在的工作場景中準(zhǔn)確認(rèn)知并對目標(biāo)進(jìn)行抓取， 是機(jī)器人尤其是工業(yè)機(jī)器人的基本實(shí)際問題，機(jī)器視覺技術(shù)與工業(yè)機(jī)器人的結(jié)合，除了最為關(guān)鍵的圖像處理以及目標(biāo)檢測定位等相關(guān)技術(shù)以外，還有工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動控制中位姿表示和圖像坐標(biāo)系與機(jī)器人世界坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換問題。該類問題是制約機(jī)器人在排爆、搬運(yùn)、組裝和焊接等領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)水平的主要因素，研究意義重大。 4. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢 工業(yè)機(jī)器人又稱工業(yè)機(jī)械手、機(jī)械操縱臂等，是適用于工業(yè)自動化生產(chǎn)的機(jī)電一體化設(shè)備。自第一臺工業(yè)機(jī)器人在美國誕生以來，工業(yè)機(jī)器人得到了迅速的發(fā)展，它是集控制工程、電子技術(shù)、機(jī)械制造、傳感器、計(jì)算機(jī)科學(xué)、仿生學(xué)、人工智能等多學(xué)科為一體的總和性前沿技術(shù)。工業(yè)機(jī)器人能模仿人類手臂的工作和運(yùn)動方式可以實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物體的抓取、加工、裝配、檢測蹤等工序。 機(jī)器人的研發(fā)及生產(chǎn)制造能力是衡量一個(gè)國家科技創(chuàng)新能力和生產(chǎn)制造先進(jìn)水平的重要標(biāo)志，目前世界各國都在加快推進(jìn)機(jī)器人的研發(fā)和應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢是 (1) 集成化、網(wǎng)絡(luò)化和開放化發(fā)展，隨著 PC 技術(shù)和集成電路設(shè)計(jì)水平的發(fā)展，機(jī)器人控制系統(tǒng)由原來的封閉式控制轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛴脩舻拈_放式和網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制和多臺設(shè)備協(xié)同操作完成任務(wù)。 (2) 多傳感器的融合的智能化發(fā)展，高度智能化的機(jī)器人集視覺、力、位移等多種傳感器于一體，能實(shí)時(shí)檢測周圍環(huán)境并進(jìn)行分析、推理和判斷執(zhí)行相應(yīng)操作，具有獨(dú)立工作的能力。 (3) 模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化各部件實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化生產(chǎn)，不同型號的機(jī)器人之間可相互更換模塊重構(gòu)組成具有新結(jié)構(gòu)和新功能的機(jī)器人，模塊化還能夠減少研發(fā)周期和降低成本。 (4) 重型化、高速化和微型化發(fā)展，面向于工業(yè)生產(chǎn)的重型化機(jī)器人面對大型工件 能夠高效率、高精度的執(zhí)行搬運(yùn)、加工等任務(wù)，微型化機(jī)器人適用于需要精細(xì)化操作的任務(wù)。 在機(jī)器視覺方面最早出現(xiàn)在制造業(yè)，通過機(jī)器視覺系統(tǒng)來完成生產(chǎn)線上高重復(fù)度的作業(yè)，因?yàn)榫雀摺⒅貜?fù)動作、Ｗ及成本低等優(yōu)點(diǎn)被運(yùn)用多種場合。視覺系統(tǒng)將攝像機(jī)拍攝的工件目標(biāo)信息轉(zhuǎn)換為圖像信息，圖像信息經(jīng)過圖像采集卡轉(zhuǎn)成數(shù)字信號， 計(jì)算機(jī)分析數(shù)字信息并提取目標(biāo)特征值反饋給機(jī)器人，控制機(jī)器人的動作。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，采集產(chǎn)品數(shù)據(jù)，有效的保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。 機(jī)器視覺技術(shù)經(jīng)過長期的發(fā)展，滿足柔性化生產(chǎn)要求叫廣泛運(yùn)用于工業(yè)控制領(lǐng)域如汽車行業(yè)、飲料行業(yè)、電子行業(yè)、太陽能斤業(yè)、食品行業(yè)、制藥與化妝品行業(yè)、倉儲和輸送行業(yè)、交通運(yùn)輸行業(yè)等。機(jī)器視覺技術(shù)與工業(yè)機(jī)器人的結(jié)合，除了最為關(guān)鍵的圖像處理以及目標(biāo)檢測定位等相關(guān)技術(shù)以外，還有工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動控制中位姿表示和圖像坐標(biāo)系與機(jī)器人世界坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換。 二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容 1. 重點(diǎn)解決的問題 視覺特征模型的建立 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及虛擬仿真。 2. 擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路） （1）.工業(yè)機(jī)器人相關(guān)理論研究主要研究內(nèi)容有 u 視覺特征提取模型的建立 u 機(jī)械手雅克比矩陣及機(jī)械臂運(yùn)動學(xué)及關(guān)節(jié)控制 u 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 u 控制系統(tǒng)流程圖 u 控制系統(tǒng)硬件選擇 u 基于深度學(xué)習(xí)的定位目標(biāo)預(yù)測優(yōu)化 (2) 軟件系統(tǒng)的開發(fā)： u 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及虛擬仿真 u Matlab 對視覺的預(yù)處理 u 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對抓取過程的訓(xùn)練優(yōu)化 3. 本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果 了解工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及其性能參數(shù)，并優(yōu)化機(jī)械手定位抓取過程，在基于視覺特征模型的理論基礎(chǔ)上完成機(jī)械手坐標(biāo)系和視覺系統(tǒng)坐標(biāo)系的統(tǒng)一，最后能用 matlab 對整個(gè)抓取定位過程的優(yōu)化和仿真，并完成控制系統(tǒng)的開發(fā)。 三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)） 首先根據(jù) CCD 提取工件的特征參數(shù)信息，進(jìn)行理論研究，建立該位置的幾何建模，確定該位置在相機(jī)中機(jī)器視覺的坐標(biāo)和機(jī)器人的坐標(biāo)對應(yīng)關(guān)系。接著利用深度對圖像特征提取過程進(jìn)行預(yù)測優(yōu)化。然后建立機(jī)器人運(yùn)動的坐標(biāo)原點(diǎn)，通過對機(jī)械臂關(guān)節(jié)控制的研究(為了讓機(jī)器人末端驅(qū)動器沿期望的笛卡爾軌跡運(yùn)動，它的每一個(gè)關(guān)節(jié)必須跟隨特定的關(guān)節(jié)空間軌跡，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中主要討論機(jī)器人關(guān)節(jié)控制方法：獨(dú)立控制和基于模型的控制)以及對機(jī)械手雅可比矩陣(考慮關(guān)節(jié)坐標(biāo)變化率與末端執(zhí)行器速度之間的相關(guān)性可通過機(jī)械臂的雅可比矩陣體現(xiàn))的分析完成一個(gè)簡單的抓取過程。其次利用深度學(xué)習(xí)方法訓(xùn)練這一過程達(dá)到快捷準(zhǔn)確這一目標(biāo)。再者搭建控制系統(tǒng)，并完成控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)硬件選擇，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及控制系統(tǒng)流程圖，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及虛擬仿真。最后完成控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 2. 論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃 第一周:機(jī)器視覺相關(guān)知識 第二周:查閱相關(guān)的參考文獻(xiàn)第三周:完成開題報(bào)告 第四周:撰寫文獻(xiàn)綜述 第五周:了解機(jī)器視覺的工作原理第六周:了解控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第七周:視覺特征提取模型的建立第八周:控制系統(tǒng)硬件選擇 第九周; 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及控制系統(tǒng)流程圖第十周:基于深度學(xué)習(xí)的定位目標(biāo)預(yù)測優(yōu)化 第十一周:控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及虛擬仿真第十二周:控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及虛擬仿真第十三周:畢業(yè)論文的撰寫與修改 第十四周:評閱，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯 四、需要閱讀的參考文獻(xiàn) [1] 李傳朋. 基于機(jī)器視覺和深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)識別與抓取定位研究 [D]. 中北大學(xué), 2017. 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[19] Chaumette F, Malis E.A possible solution to image-based and position-based and position-based visual servoings by 2D 1/2 visual servoing [C〕.San Francisco: IEEE International Conference on Robotics and Automation，2000. 附：文獻(xiàn)綜述 1 引言 工業(yè)機(jī)器人能模仿人類手臂的工作和運(yùn)動方式可以實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物體的抓取、加工、裝配、檢測蹤等工序。機(jī)器人可以替代部分甚至全部的人力操作，極大的減輕工人的勞動強(qiáng)度并促進(jìn)生產(chǎn)的自動化，還可以在高溫、高壓、放射性、污染性等惡劣環(huán)境下工作，并能保證高精度、高質(zhì)量、高效率的完成工作任務(wù)。工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)在機(jī)械、汽車、船舶、電子、航空航天等領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人的人均使用率體現(xiàn)了一個(gè)國家的自動化生產(chǎn)程度和工業(yè)發(fā)展的技術(shù)能力,而控制系統(tǒng)是決定機(jī)器人功能和性能的主要因素，在一定程度上制約著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，它的主要任務(wù)就是控制機(jī)器人在工作空間中的運(yùn)動位置、姿態(tài)和軌跡、操作順序及動作的時(shí)間等。模塊化、層次化的控制器軟件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化機(jī)器人控制器技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)直接影響到機(jī)器人的速度、控制精度與可靠性。而近年來，隨著機(jī)器視覺的發(fā)展與研究，越來越多的機(jī)器人配備了視覺圖像系統(tǒng)，各樣的視覺圖像為機(jī)器人提供了十分需要的外界信息，明顯推動了機(jī)器人在自主移動和機(jī)械臂準(zhǔn)確定位技術(shù)方面的實(shí)質(zhì)性提高。同時(shí)，許多視覺和圖像算法的成功應(yīng)用也顯著提升了機(jī)器人的智能水平，而機(jī)器人本身對目標(biāo)物進(jìn)行抓取的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，也是機(jī)器采用視覺引導(dǎo)進(jìn)行智能抓取的智能水平的標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)。要提高機(jī)器人所作的一系列動作的智能水平，使其具備智能化移動和抓取的功能，關(guān)鍵是使機(jī)器人對環(huán)境目標(biāo)具備一定的認(rèn)知能力，通過感知環(huán)境目標(biāo)確定自身的行動，使其不需運(yùn)動接觸即可對環(huán)境目標(biāo)實(shí)現(xiàn)抓取等動作，因此視覺圖像系統(tǒng)已成為提高機(jī)器人智能化的一個(gè)較為熱門的方向。將計(jì)算機(jī)視覺和圖像處理技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人本體系統(tǒng)，可以提高機(jī)器人的工作效率和對環(huán)境的適應(yīng)能 力，并進(jìn)一步拓展機(jī)器人的受固定環(huán)境限制的應(yīng)用范圍。從機(jī)器人本體所在的工 作場景中準(zhǔn)確認(rèn)知并對目標(biāo)進(jìn)行抓取，是機(jī)器人尤其是工業(yè)機(jī)器人的基本實(shí)際問題，該類問題是制約機(jī)器人在排爆、搬運(yùn)、組裝和焊接等領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)水平的主要因素，研究意義重大。 為了更好的完成本次論文，在寫作前從近些年的期刊雜志、學(xué)位論文及相關(guān)書籍中收集了大量的關(guān)于機(jī)器視覺以及機(jī)器人抓取定位的參考文獻(xiàn)，其中不乏 《基于末端開環(huán)視覺系統(tǒng)的機(jī)器人目標(biāo)抓取研究》 、《基于機(jī)器視覺的離散傅里葉變換目標(biāo)識別方法》 、《基于機(jī)器視覺的動態(tài)多目標(biāo)識別》 等期刊文獻(xiàn)。 本文以被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械中工件產(chǎn)品等定位抓取的機(jī)器人為研究對象， 研究基于視覺的定位，設(shè)計(jì)抓取機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)及理論支撐，并應(yīng)用深度學(xué)習(xí)方法對機(jī)器人進(jìn)行優(yōu)化，最后得到一個(gè)優(yōu)化之后的控制系統(tǒng)。 2 國外研究狀況 機(jī)器人控制技術(shù)的發(fā)展，針對結(jié)構(gòu)封閉的機(jī)器人控制器的缺陷，開發(fā)“具有開放式結(jié)構(gòu)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)器人控制器”是當(dāng)前機(jī)器人控制器的一個(gè)發(fā)展方 向。近幾年，日本、美國和歐洲一些國家都在開發(fā)具有開放式結(jié)構(gòu)的機(jī)器人控制器，如日本安川公司基于 P C 開發(fā)的具有開放式結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)功能的機(jī)器人控制器。我國 863 計(jì)劃智能機(jī)器人主題也已對這方面的研究立項(xiàng)。 由于適用于機(jī)器人控制的軟、硬件種類繁多和現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展，開發(fā)一個(gè)結(jié)構(gòu)完全開放的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)器人控制器存在一定困難，但應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)，如工業(yè) PC 良好的開放性、安全性和聯(lián)網(wǎng)性，標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)的總線結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)接口等，打破現(xiàn)有機(jī)器人控制結(jié)構(gòu)封閉的局面，開發(fā)結(jié)構(gòu)開放性、功能模塊化的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)器人控制器是完全可行的。由于機(jī)器人性能的不同，對運(yùn)動控制板的要求也不同。美國 De1taTau 公司推出的 PMAC(Programinable Multi-axies Controller)在國內(nèi)外引起重視。PMAC 是一種功能強(qiáng)大的運(yùn)動控制器，它全面地開發(fā)了 DSP 技術(shù)的強(qiáng)大功能，為用戶提供了很強(qiáng)的功能和很大的靈活性。借助于 Motorola 公司的DSP56001 數(shù)字信號處理器，PMAC 可以同時(shí)操縱 1-8 軸，比起其他運(yùn)動控制板來說，有很多可取之處。由于適用于機(jī)器人控制的軟、硬件種類繁多和現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展，開發(fā)-個(gè)結(jié)構(gòu)完全開放的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)器人控制器存在一定困難，但應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)，如工業(yè) PC 良好的開放性、安全性和聯(lián)網(wǎng)性，標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)的總線結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)接口等，打破現(xiàn)有機(jī)器人控制器結(jié)構(gòu)封閉的局面， 開發(fā)結(jié)構(gòu)開放性、功能模塊化的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)器人控制器是完全可行的。 另外機(jī)器視覺技術(shù)自上世紀(jì)六、七十年代被提出，經(jīng)過不斷地發(fā)展，在上世 紀(jì)九十年代被廣泛應(yīng)用到工業(yè)環(huán)境中。從機(jī)器視覺的底層開發(fā)到機(jī)器視覺應(yīng)用， 積累了大量的技術(shù)基礎(chǔ)，成熟的技術(shù)將機(jī)器人視覺系統(tǒng)應(yīng)用在半導(dǎo)體和電子行業(yè)。20 世紀(jì) 5 年代機(jī)器視覺主要用于二維圖像的研巧，60 年代 MIT 的 ROBERTS 70 年代提出了較為完整的機(jī)器視覺理論：Marr 視覺理論，20 世紀(jì) 80 年代視覺技術(shù)快速發(fā)展，進(jìn)入發(fā)展正軌，90 年代至今進(jìn)入最活躍的階段，廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。 目前，歐美、日本等國家在機(jī)器視覺領(lǐng)域的研究處于領(lǐng)先地位，相應(yīng)的應(yīng)用也比較成熟。國外機(jī)器視覺技術(shù)的研究團(tuán)隊(duì)主要有：伯克利大學(xué)機(jī)器視覺小組， 瑪麗女王大學(xué)機(jī)器視覺小組，南加利福尼亞大學(xué)機(jī)器視覺小組，劍橋大學(xué)視覺與機(jī)器人研究小組，卡耐基梅隆大學(xué)機(jī)器人學(xué)院，阿姆斯特丹大學(xué)智能系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室， MIT 計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室，MIT 機(jī)器視覺實(shí)驗(yàn)室等。 3. 國內(nèi)研究狀況 工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行穩(wěn)定、速度快、精度高、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，市場前景十分廣闊， 也是目前技術(shù)最成熟，應(yīng)用最廣的一類機(jī)器人。機(jī)器人控制系統(tǒng)是機(jī)器人系統(tǒng)中的指揮中樞，因此機(jī)器人控制系統(tǒng)必須可靠性高、功能全面、響應(yīng)速度快。 哈爾濱工程大學(xué)設(shè)計(jì)的基于 PMAC 運(yùn)動控制工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)是一種典型控制系統(tǒng)。采用開放式硬件和軟件結(jié)構(gòu)，方便功能擴(kuò)展適和各種用途的工業(yè)機(jī)器人， 并且設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)考慮了從控制角度降低系統(tǒng)運(yùn)行誤差。 焊接機(jī)器人的作為工業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人，應(yīng)用十分廣泛。尤其是對于我國南方的集中化生產(chǎn)工廠，對于自動化生產(chǎn)機(jī)器人的需求十分強(qiáng)烈，同時(shí)，對于通過視覺輔助機(jī)器人運(yùn)動進(jìn)行視 覺伺服的功能研發(fā)也是今后長時(shí)間的研究熱點(diǎn)以及對于進(jìn)一步通過機(jī)器人減少人工工作的重要突破口。針對以上問題，浙江大學(xué)基于數(shù)字圖像處理，軟件研發(fā)的知識，研究了一般的焊接機(jī)器人研發(fā)方式，通過設(shè)計(jì)，編程以及驗(yàn)證，研發(fā)了焊接機(jī)器人的控制軟件，并同時(shí)對于焊接的相關(guān)視覺技術(shù)進(jìn)行了研發(fā)。 北京石油化工學(xué)院基于 PMAC 設(shè)計(jì)了管道缺陷檢測機(jī)器人的控制系統(tǒng)，采用 PC 機(jī)和PMAC 運(yùn)動控制卡組合的控制模式。PC 機(jī)控制云臺的轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)管道缺陷圖像的采；PMAC 控制機(jī)器人本體的運(yùn)動。實(shí)驗(yàn)證明，該控制系統(tǒng)能夠?qū)艿廊毕輽z測機(jī)器人進(jìn)行精確控制，使之準(zhǔn)確檢測到管道的缺陷。 物流產(chǎn)業(yè)對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)日益突出。碼垛是提高物流系統(tǒng)中物資搬運(yùn)效率和存儲利用率的重要手段， 使用碼垛機(jī)器人代替人工碼垛已經(jīng)成為物流行業(yè)發(fā)展的趨勢。碼垛機(jī)器人可以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，并提高系統(tǒng)應(yīng)對新的物流需求的能力。上海交通大學(xué)[4] 探討了基于 Windows/RTX 的碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。結(jié)合碼垛機(jī)器人是一個(gè)實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，搭建了 Windows/RTX 的軟件平臺，在能夠繼續(xù)利用 Windows 操作系統(tǒng)原有豐富資源的前提下，通過擴(kuò)展 RTX 實(shí)時(shí)模塊彌補(bǔ)了Windows 系統(tǒng)在實(shí)時(shí)性方面的缺陷，滿足了機(jī)器人控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。該系統(tǒng)符合機(jī)器人控制器開放性設(shè)計(jì)的思想，當(dāng)機(jī)器人功能要求變化時(shí)，只需要在體系結(jié)構(gòu)中添加或刪除相應(yīng)的模塊，而不需要修改軟件體系結(jié)構(gòu)將機(jī)器人的任務(wù)， 提高了機(jī)器人的柔性，降低了機(jī)器人維護(hù)和升級的成本，為開發(fā)更多功能的機(jī)器人控制系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。 柔索牽引攝像機(jī)器人系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用前景，由于其自身的運(yùn)動特性能給觀眾帶來前所未有的視覺體驗(yàn)，目前許多大型賽事的實(shí)況轉(zhuǎn)播和綜藝廣播電視節(jié)目的錄制都采用了該設(shè)備。國內(nèi)學(xué)者對柔索牽引并聯(lián)機(jī)器人的理論研究成果已經(jīng)很豐富，但是柔索牽引攝像機(jī)器人控制系統(tǒng)的成品設(shè)計(jì)卻較少報(bào)道。西安電子科技大學(xué)[5]設(shè)計(jì)了一種柔索牽引攝像機(jī)器人控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)攝像機(jī)器人在三維工作空間內(nèi)任意運(yùn)動，并且運(yùn)動速度平穩(wěn)可控。 4. 發(fā)展趨勢及展望 機(jī)器人的研發(fā)及生產(chǎn)制造能力是衡量一個(gè)國家科技創(chuàng)新能力和生產(chǎn)制造先進(jìn)水平的重要標(biāo)志，目前世界各國都在加快推進(jìn)機(jī)器人的研發(fā)和應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢是 (1) 集成化、網(wǎng)絡(luò)化和開放化發(fā)展，隨著 PC 技術(shù)和集成電路設(shè)計(jì)水平的發(fā)展，機(jī)器人控制系統(tǒng)由原來的封閉式控制轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛴脩舻拈_放式和網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制和多臺設(shè)備協(xié)同操作完成任務(wù)。 (2) 多傳感器的融合的智能化發(fā)展，高度智能化的機(jī)器人集視覺、力、位移等多種傳感器于一體，能實(shí)時(shí)檢測周圍環(huán)境并進(jìn)行分析、推理和判斷執(zhí)行相應(yīng)操作，具有獨(dú)立工作的能力。 (3) 模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化各部件實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化生產(chǎn)，不同型號的機(jī)器人之間可相互更換模塊重構(gòu)組成具有新結(jié)構(gòu)和新功能的機(jī)器人，模塊化還能夠減少研發(fā)周期和降低成本。 (4) 重型化、高速化和微型化發(fā)展，面向于工業(yè)生產(chǎn)的重型化機(jī)器人面對 大型工件能夠高效率、高精度的執(zhí)行搬運(yùn)、加工等任務(wù)，微型化機(jī)器人適用于需要精細(xì)化操作的任務(wù)。 5. 本文開展的工作 (1) 利用 matlab 對視覺特征提取完成定位模型的建立 (2) 根據(jù)收集資料及相關(guān)分析完成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，控制系統(tǒng)流程圖及控制系統(tǒng)硬件選取。 (3) 根據(jù)理論基礎(chǔ)研究完成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)