针对工业检测中一类具有平面特征的复杂纹理金属工件的位姿检测问题,使用双目视觉和DLP投影仪,将工件的局部特征作为检测重点,提出一种投影差分多线结构光的方法,使差分结构光的中心线相互补偿,减少提取光条中心线出现异常点的概率。运用极线约束特征点行对齐的特性,设计无编码双目结构光系统特征点匹配方法,提高提取平面特征点的稳定性。利用Tukey权重函数改进拟合算法,进一步提升工件被测平面拟合精度和提取工件边缘和角点的准确度,解决了传统拟合模型算法权重分配不合理的问题。经三轴精密滑台实验,并与高精度三坐标仪对比检测结果,验证该方法可以满足高精度三维测量的需求。

针对传统工业机器人柔性不足的情况,根据象鼻仿生学基本原理,采用气动柔性驱动器(FPA),设计了气动连续型机器人的机械结构,并基于"头部引导法"进行了运动学分析,设计了相应的测控系统。系统实现连续型机器人弧长、偏转角度、曲率实时检测,并将检测数据传输至上位机。由上位机实现机器人位姿实时计算。最后加工制作了该连续型机器人原型,并实现了抓取实验,原型机可实现200 g以内物体卷绕抓取,弯曲角度控制精度小于10°。

为解决由于内置传感器较单一导致的机器人抓取动作不灵活、作业精度低等问题,提出一种基于多传感器的机器人夹取系统。首先采用扩展卡尔曼滤波算法融合机器人内置传感器所测量的位置、速度和角度等信息,实现机器人自身位姿检测。在此前提下,利用外置传感器完成对目标物的自动识别与定位。为增强信息的可靠性和系统的分辨能力,并根据输出信号对机器人夹取动作进行运动学建模,设定夹取系统的硬件、软件环境及传输电路后完成系统设计全过程

为了获取空间圆弧的位姿信息,建立了空间圆弧的实际影像到虚拟像机中影像的映射数学模型。以圆弧虚拟影像的拟合圆度最大为目标,提出了一种基于虚拟像机姿态参数交叉迭代、分层搜索的优化算法获取空间圆弧的姿态信息,进一步根据半径约束和几何相似原理获取空间圆弧圆心的位置坐标。仿真以及实物实验表明该方法具有很强的收敛性,可以快速且准确地获得空间圆弧的位姿信息。该方法可以推广到作业对象已知前提下的视觉位姿检测。具有一定的理论意义与工程实际应用价值。

为了准确测取液压传动机构的位姿数据用以跟踪控制,该文通过分析转角测量方法的优缺点,根据机构的运动学分析,转换测试思路,提出以液压缸行程的线位移测量取代关节转角测量。以挖掘机工作装置分析为例,在建立液压缸行程与各关节转角的转换模型基础上,利用单片机和LabVIEW联合开发数据采集及后处理系统,实现各关节转角的实时显示和保存,为自主挖掘的伺服控制系统提供了可靠的位姿数据。