论文总字数：12822字

毕业设计(论文)计算说明书

学生姓名： 詹金诚

学 号： 1211140324

所在学院： 机械与动力工程学院

专 业： 机械工程

设计(论文)题目： 机器人视觉系统集成应用设计

指导教师： 倪受东

2018年 5月 25日

前言

机器人的高速发展使得其越来越多的融入我们的生活之中，人们对机器人的具体需求也有了提高，所以相较于传统机器人，具备视觉的机器人更有潜力，也更符合人们的需求。

本文就机器人视觉进行了一定的研究，首先是对摄像机获取的图像进行相应的处理，使图片中物体轮廓更清晰，让计算机可以更好的识别，这其中涉及到图像滤波、转灰度图、进行二值化等操作，然后就是进行模板对比，找出期望的目标。为了准确的定位到需要的物体还要进行摄像机的标定，以及一系列坐标系的建立。

之后对机器人的运动进行了简单分析，以及视觉程序该如何对机器人进行控制，也有简单的介绍。最后，针对机器人这个课堂设计了一个简单的3自由度的机器臂。

关键词：机器人 视觉系统 控制 labview

Abstract

The rapid development of robots has made it more and more integrated into our lives. People's specific needs for robots have also been improved, so compared to traditional robots, robots with vision have more potential and are more in line with people's needs.

This article has carried on the certain research to the robot vision, first is carries on the corresponding processing to the picture that the video camera obtains, causes the picture object contour to be clearer, lets the computer be able to distinguish better, this involves the image filter, changes the gray scale picture, Perform binarization and other operations, and then perform template comparisons to find the desired goals. In order to accurately locate the desired object, camera calibration and a series of coordinate systems are also established.

After a simple analysis of the movement of the robot and how the vision program controls the robot, there is a brief introduction. Finally, a simple 3-DOF robot arm was designed for the robot class.

Keywords: robot；vision；system；control；labview

目录

前言 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景和意义 1

1.2 机器人视觉系统分类 1

1.3 机器人视觉伺服国内外研究情况 4

1.3.1 国外的研究 4

1.3.2 国内的研究 5

第二章 基于labview的机器人视觉处理 6

2.1 运用labview进行图像采集 6

2.1.1数字图像简介 6

2.1.2 数字图像采集 6

2.2 图像预处理 7

2.2.1 图像滤波 7

2.2.2图像转灰度图 8

2.2.3 图像转二值图 8

2.2.4 用labview实现上述图像处理 9

2.3图像匹配 11

2.3.1 图像匹配算法分类 11

2.3.2用labview实现图像匹配 11

2.4 摄像机与机器人手眼标定简介 13

2.5 本章小结 14

第三章 机器人运动控制介绍 15

3.1机器人控制系统硬件框架 15

3.2 机器人运动学分析 15

3.2.1 机器人正运动学分析 16

3.2.2机器人逆运动学分析 16

3.3 labview视觉程序对机器人的控制简介 17

3.4 本章小结 18

第四章 简单机器臂设计说明 19

4.1 确定设计方案 19

4.2 机器臂总体设计 19

4.3机器臂底座结构设计 19

4.4机器臂的手臂部分设计 19

4.5 驱动系统设计 20

4.6 尺寸设计 20

4.7 本章小结 21

总结 22

参考文献 23

结束语及鸣谢 25

第一章 绪论

1.1 课题背景和意义

机器人作为多门学科的集合体现，包含了机械自动化控制、计算机科学、力学等等很多密切相关的学科，使机械人很多方面都有非常重要的用途。联合国对于机械人的定义是这样的：机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程操作来处理各种材料、零件、工具盒专用装置，以执行种种任务。

在1959年，美国人英格伯格和德沃尔设计并制造出了第一台电子程序可编的工业机器人。到了1962年，美国万能公司研制了第一台工业机器人在美国通用公司投入使用，第一代工业机器人就此诞生。

但单纯的机器人在工业的发展中渐渐无法满足人们的需求，给机器人加上视觉就引起了人们的兴趣。在1973年，国外部分学者成功的给机器人加上了视觉，使机器人可以像人一样“看得见”。

上个世纪80年代后，因为图像处理技术发展的更加专业成熟，越来越多的研究学者开始研究基于视觉伺服系统的机器人控制技术。到了90年代后，经过研究者们长期研究，拥有视觉的机器人开始在各行各业中被广泛的使用。

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