PUMA560机械臂视觉控制系统研究
随着科学技术的发展，机器人被广泛应用于各行业，已经成为自动化生产的重要组成部分。计算机硬件和电子器件性能的不断提升，大大拓展了机器人技术的应用范围，同时也对机器人控制系统的性能、控制器的结构等各方面都产生了深远的影响。具有开放式控制系统、能进行视觉控制的机器人，具有更好的通用性，环境适应能力更强，是机器人发展的一个趋势。 本文对实验室现有的PUMA560六自由度机械臂的控制系统进行了详细的研究，然后对其进行改造，并尝试引入视觉控制，将其设计成一个开放式、具有一定通用性的实验平台。改造后的控制器具有开放式的结构，具有良好的可拓展性，也可以作为机器人控制算法的实验平台。 论文首先分析了机器人及其视觉控制的发展趋势，针对PUMA560的实际情况，提出PUMA560控制系统的改造方案和视觉控制的实现方案。PUMA560原控制系统的改造，主要是对原控制系统信号的隔离、提取、处理和新控制系统信号的加入方式进行了分析和设计。新控制系统采用 PWM方式驱动各关节电机，在MATLAB/RTW中设计控制器。本文设计了基于SG3524和L6203的电机驱动电路，通过PCI-1711数据采集卡，搭建了MATLAB/RTW实时仿真系统，实现了PUMA560的关节伺服控制。视觉系统采用以BF533 DSP为核心的开发平台进行图像的采集和处理，用BP网络实现视觉控制器。摄像头对目标物体进行图像采集，BF533对采集的图像进行灰度化、去噪、直方图均衡化、二值化等处理，然后采用sobel算子对图像进行边缘检测，最后通过hough变换，得到目标物体的特征点，视觉控制器根据特征点计算出机械臂各关节的角度，关节伺服系统根据视觉控制器计算出的关节角度，控制机械臂运动，实现机械臂的视觉控制。 目前，本文已完成了PUMA560控制系统和视觉系统的设计和调试，并对视觉机械臂进行了整体调试，实现了关节1、2的视觉控制，取得了较理想的效果，但是在控制精度和多关节的视觉控制方面需要进一步研究。
机器人;PUMA560机械臂;视觉控制系统;BP网络;仿真分析
哈尔滨工业大学
硕士
控制科学与工程
罗晶
2009
中文
TP242.62
79
2013-03-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）