攀爬机器人末端位姿的视觉检测与控制.pdf

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1、计算机测量与控制．2013．21(7)·1740·ComputerMeasurement＆Control自动化测试技术文章编号：1671—4598(2013)O7～1740—03中图分类号：TP242文献标识码：A攀爬机器人末端位姿的视觉检测与控制吴俊君，-，胡国生(1．广东食品药品职业学院，广州510520；2．华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510640)摘要：攀爬机器人末端夹持器位姿的自主调整是实现机器人自主攀爬的重要环节；在利用激光或声纳传感器进行位姿倾斜度检测时，会出现“夹持器摇摆现象”，检测精确度不高而且耗时；针对这个问题，提出一种用于夹持器位姿倾斜检测的视觉检测

2、器；检测器会在基于各向异性扩散滤波构建的多尺度空间提取图像的边缘信息，然后识别属于杆件的边缘直线，完成位姿倾斜度检测与控制；实验结果显示：检测器能较好地识别杆件边缘直线，精确计算出夹持器相对被夹杆件的倾斜度，时间约为0．8s；该检测器简洁实用，能较好地满足自主攀爬控制系统对精度和速度的需求。关键词：仿生攀爬机器人；自主攀爬；夹持器位姿；视觉检测器VisualDetectionandControlforGripperPostureofClimbingRobotWuJunjHa。HUGuosheng(1．GuangDongFoodandDrugVocationa1College，Gu

3、angzhou510520，China；2．SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China)Abstract：Self—controlofgripperpositionandorientationforclimbingrobotisanimportantpartofbipedclimbing．Laserorsonardetec—tionwouldleadtothephenomenonofgripperswing，whichhaslow

4、accuracyandrealtime．Fortheproblem，avisualposturedetectorforgripperofclimbingrobothasbeenproposed．Firstly，multi—scaleimagespatialwasconstructedbyanisotropicdiffusionfiltering；theedgesinimagewereextracted，themaxedgebelongtopolewasrecognized，andthenthepostureofgripperwascomputed．Experimentalresu

5、ltsin—dicatedthatthedetectorrecognizededgeofpolewell，theinclinationofgripperwasaccuracy，andthecosttimeisabout0．8s．Thedetectorissimpleandpractical，whichworkedwellforclimbingcontrolsystem．Keywords：bionicclimbingrobot；self—climbing；gripperposture；visualdetector0引言构、环境感知和路径规划。在农林业和建筑业中，存在大量的高危险、高

6、难度、高强度1夹持器倾斜姿态检测与控制算法的“三高”人工作业，例如：采摘果实和修剪枝叶；架设和检修电本文采用Climbot平台E53，基于视觉计算理论对攀爬机器线杆上的缆线；桁架结构(如火箭发射塔、电视和通讯铁塔、铁路人夹持器的位姿检测与控制问题展开研究。双手爪式攀爬机器和公路的桁架桥梁、建筑脚手架等都属于桁架结构)的安装和拆人是通过两个手爪交替地握持杆件来进行移动，末端夹持器位卸、探伤检修、喷漆防锈等等。姿的自检测和自调整效果，决定着机器人夹持的可靠性，是自主为了将人类从这些“三高”作业中解放出来，国内外的研究攀爬必须解决的问题。双手爪式末端夹持器的位姿检测与调整机构正致力于研

7、究各种构型的仿生攀爬机器人_1]。这些机器主要包含4个参数：(A，X，Y，Z)，其中A是夹持器倾斜角，X是人具备了一定的攀爬能力，但是还不能较好地感知环境进行自水平偏移量，Y是末端与杆件的相对距离，Z是末端的水平俯仰主攀爬，大部分仍然是通过人工示教再现或遥控操作的方式来角。研究首先尝试利于激光和声纳传感器对上述四个量进行了控制机器人的攀爬过程。遥控操作和示教再现的控制模式缺乏检测与控制，结果发现：x，y，Z3个参数可以被实时地检测出可靠性，效率低下，也缺乏一定的实际应用意义。很明