基于視覺處理和蟻群算法的Tripod機器人最優(yōu)路徑規(guī)劃.pdf

1、工業(yè)生產中，通常需要完成對目標物體的分揀。該過程重復單一，容易使人疲勞和出錯，而視覺機器人卻能準確高效地將其完成。本文采用Tripod機器人，旨為設計一套視覺系統(tǒng)，使其具有良好的視覺處理功能。
　　本文將實際工業(yè)分揀過程簡化成Tripod平臺上幾何體的抓取和放置。為實現(xiàn)Tripod對幾何體準確、快速地拾放，設計了圖像處理算法和路徑規(guī)劃算法。圖像處理部分運用圖像采集及預處理，中心點與角度定位，形狀、顏色與符號識別等模塊處理圖像；路徑

2、規(guī)劃部分運用蟻群算法獲取最優(yōu)路徑，實現(xiàn)機械臂的總運動路徑最短且同一顏色幾何體放置在一起。
　　圖像采集及預處理。在Tripod控制柜側面安裝攝像頭，獲取操作平臺圖像；側拍圖像存在畸變，透視變換獲得其矯正圖；灰度化去除圖像中的彩色信息；雙邊濾波降低圖像中的噪聲；改進的雙閾值Otsu二值化處理圖像；改進的Canny算子提取圖像邊緣。
　　平臺及幾何體的定位與識別。兩步定位法實現(xiàn)外環(huán)幾何體中心點及內環(huán)孔位中心點的精確定位；Houg

3、h變換檢測三角形、星形邊緣線段與坐標軸夾角，獲取旋轉角度值；Hough變換圓檢測、線段檢測并利用幾何特性，實現(xiàn)形狀識別；提取幾何體中心點RGB分量值并在HLS色系實現(xiàn)顏色分類；基于規(guī)則的符號識別算法，判斷幾何體類別和統(tǒng)計字符連通域內層邊界個數實現(xiàn)符號辨識。
　　基于蟻群算法的最優(yōu)路徑設計。將Tripod最優(yōu)路徑規(guī)劃問題歸納為帶有約束條件的旅行商問題。傳統(tǒng)蟻群算法存在收斂速度慢和易陷入局部最優(yōu)等缺陷。自適應調整啟發(fā)函數，提高搜索速度

4、；優(yōu)化信息素更新機制，實現(xiàn)全局最優(yōu)。最終得到幾何體的最優(yōu)抓放順序。
　　TCP/IP通信。建立Tripod和計算機的TCP/IP通信連接，將所有幾何體信息傳輸給貝加萊PCC控制器。其運動控制系統(tǒng)處理數據并發(fā)出控制指令，驅使機械臂運動。
　　Tripod按照預定路徑將外環(huán)幾何體拾起，放入內環(huán)相應形狀的孔位中，抓放的準確率和抓放過程的快速性都取得了滿意的效果。實驗結果證明，該視覺系統(tǒng)在Tripod平臺上準確、快速地實現(xiàn)了特定的拾