基于RGB-D视觉识别的机器人抓取规划研究.pdf

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1、硕士学位论文基于RGB-D视觉识别的机器人抓取规划研究RESEARCHONROBOTGRASPINGPLANNINGBASEDONRGB-DVISUALRECOGNITION曹文武哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP242.2学校代码：10213国际图书分类号：621.865.8密级：公开工学硕士学位论文基于RGB-D视觉识别的机器人抓取规划研究硕士研究生：曹文武导师：王伟东申请学位：工学硕士学科：机械电子工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Clas

2、sifiedIndex:TP242.2U.D.C:621.865.8DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONROBOTGRASPINGPLANNINGBASEDONRGB-DVISUALRECOGNITIONCandidate：WenwuCaoSupervisor：Prof.WangWeidongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicsEngin

3、eeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要为了对高度危险辐射环境应急救援及探测，研发智能机器人代替人类进行危险作业，将工程人员从高危作业环境中解放出来，保障了人民群众生命安全。本课题研究机器人的自主抓取技术，完成对物体的识别、抓取、采样、操作等任务。针对目标

4、物体的检测与识别，本文开展基于RGB-D传感器KinectV2的视觉识别算法研究。利用机器人上搭载的RGB-D传感器获取环境的场景信息，以图像和点云的形式传输给机器人控制中枢。控制中枢基于计算机视觉库OpenCV和点云库PCL完成图像处理和点云处理，以ORB算法和模板匹配进行目标识别，找到目标物体；以LM-ICP进行点云配准与位姿估计，算出放射源物体相对相机的位置和姿态。基于视觉识别获得的位姿信息，本文开展高维空间机械臂运动规划算法研究，解决高维空间规划问题的维度高、随机性高、无法兼顾最优性等问题。通过

5、机器人建模和运动学分析，在有障碍环境下，完成LBT-RRT高维空间运动规划算法的设计编写以及验证实验。为了对视觉识别算法和机械臂运动规划算法进行验证，搭建ROS虚拟实验平台，并进行仿真控制与运动分析。利用虚拟RGB-D相机采集图像，完成ORB和模板匹配算法的目标识别。利用规划场景与碰撞检测，完成LBT-RRT高维空间运动规划算法验证实验。利用运动规划库MoveIt！和物理仿真环境Gazebo，完成机器人自主抓取目标物体的仿真实验。搭建机器人综合实验平台，验证机器人的抓取能力。首先，进行机器人与相机的手眼

6、标定实验，确定RGB-D相机KinectV2与机器人的关系；然后，进行目标识别和6D位姿估计实验，完成目标识别和位姿输出；进行LBT-RRT运动规划验证试验，保证抓取目标的顺利进行；最后，进行机器人抓取操作综合实验，完成对多个不同形状大小物体的抓取。关键词：机器视觉；目标识别；运动规划；抓取操作-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInordertodetectandrescuethehighlydangerousradiationenvironment,theintelligentrob

7、otisdevelopedtoreplacethehumanfordangerouswork,andthelifesafetyofthepeopleisguaranteedtoagreatextent.Asanautomaticmechanicaldevice,theintelligentmobilerobotcanobtaintheinformationofthesceneandidentifiethespecificlocationofthedangeroussource.Thispaperstud

8、iesrobot'sautonomousgraspingtechnologyandcompletesthetasksofgrasping,samplingandoperatingtheradioactiveobjects.Aimingatthedetectionandrecognitionoftheradioactiveobjects,avisualrecognitionalgorithmisdesignedinthispaper.Usin