XXXX大学 《智能机器人》结课论文 移动机器人对运动目标的检测跟踪方法 学院（系）： 专业班级： 学生学号： 学生姓名： 成绩：
目录 摘要 (1) 0、引言 (1) 1、运动目标检测方法 (1) 1．1 运动目标图像HSI差值模型 (1) 1.2 运动目标的自适应分割与提取 (2) 2 运动目标的预测跟踪控制 (3) 2．1 运动目标的定位 (3) 2．2 运动目标的运动轨迹估计 (4) 2．3 移动机器人运动控制策略 (6) 3 结束语 (6) 参考文献 (7)
一种移动机器人对运动目标的检测跟踪方法 摘要：从序列图像中有效地自动提取运动目标区域和跟踪运动目标是自主机器人运动控制的研究热点之一。给出了连续图像帧差分和二次帧差分改进的图像HIS 差分模型，采用自适应运动目标区域检测、自适应阴影部分分割和噪声消除算法，对无背景图像条件下自动提取运动目标区域。定义了一些运动目标的特征分析和计算 ，通过特征匹配识别所需跟踪目标的区域。采用 Kalrnan 预报器对运动目标状态的一步预测估计和两步增量式跟踪算法，能快速平滑地实现移动机器人对运动目标的跟踪驱动控制。实验结果表明该方法有效。 关键词：改进的HIS 差分模型；Kahnan 滤波器；增量式跟踪控制策略。 0、引言 运动目标检测和跟踪是机器人研究应用及智能视频监控中的重要关键技术 ，一直是备受关注的研究热点之一。在运动目标检测算法中常用方法有光流场法和图像差分法。由于光流场法的计算量大，不适合于实时性的要求。对背景图像的帧问差分法对环境变化有较强的适应性和运算简单方便的特点，但帧问差分不能提出完整的运动目标，且场景中会出现大量噪声，如光线的强弱、运动目标的阴影等。 为此文中对移动机器人的运动目标检测和跟踪中的一些关键技术进行了研究，通过对传统帧间差分的改进，引入 HSI 差值模型、图像序列的连续差分运算、自适应分割算法、自适应阴影部分分割算法和图像形态学方法消除噪声斑点，在无背景图像条件下自动提取运动 目标区域。采用 Kalman 滤波器对跟踪目标的运动轨迹进行预测，建立移动机器人跟踪运动 目标的两步增量式跟踪控制策略，实现对目标的准确检测和平滑跟踪控制。实验结果表明该算法有效。 1、运动目标检测方法 接近人跟对颜色感知的色调、饱和度和亮度属性 (H ，S ，I )模型更适合于图像识别处理。因此，文中引入改进 型 HSI 帧差模型。 1．1 运动目标图像HSI 差值模型 设移动机器人在某一位置采得的连续三帧图像序列 ()y x k ,f 1-，()y x f k ,，()y x f k ,1+
申请编号： 入选编号： 上海市研究生创新创业能力培养计划项目申请书 项目名称：智能跟随机器人 所在高校： 申请部门负责人： 申请部门负责人职务、职称： 上海市大学生科技创业基金会制表 填表日期：年月日
填表说明 一、填写本申请书前，应仔细阅读《上海市研究生创新创业能力培养计划管理办 法》、《关于开展2017年上海市研究生创新创业能力培养计划申报工作的通知》等有关文件，务必实事求是地填写。 二、本申请书作为上海市研究生创新创业能力培养计划评审入选与培养创业项目 存档备查之用，用A4纸打印，使用骑马钉左侧装订，封面之上不得另加其他封面。申请单位须在规定时间内将本申请书一式2份及表格电子版光盘报送上海市大学生科技创业基金会。 三、研究生申请书须经研究生教育管理单位（部门）审核，本科生申请书须经创 业基金会分会审核，签署明确意见并加盖公章后方可上报。 四、部分栏目填写说明： 1.封面上“申请编号”、“入选编号”由创业基金会填写。 2.学科门类名称、学科名称及其代码按照国务院学位委员会颁布的《学位授 予和人才培养学科目录（2011年）》填写。 3.本表中涉及的人员均指人事关系隶属本单位的在编人员，兼职人员不计在 内。除学术带头人简况外，表中涉及的成果（论文、专著、专利、科研奖项、教学成果等）指本学科人员署名本单位获得的成果，凡署名其他单位所获得的成果不填写、不统计。 4.封面“申请部门负责人”一般应为高校研究生教育管理部门或者分会负责 人；申请内容中的“项目申请人”应为申请培训的研究生或本科生，项目团队成员不超过5人。 5.本表填写内容不涉及国家秘密并可公开。 6.本申请书所有信息必须全部填写，空白处请一律填“无”。
运动控制系统基本架构及控制轨迹要点简述 运动控制起源于早期的伺服控制。简单地说，运动控制就是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理，使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动。早期的运动控制技术主要是伴随着数控技术、机器人技术和工厂自动化技术的发展而发展的。早期的运动控制器实际上是可以独立运行的专用的控制器，往往无需另外的处理器和操作系统支持，可以独立完成运动控制功能、工艺技术要求的其他功能和人机交互功能。这类控制器可以成为独立运行的运动控制器。这类控制器主要针对专门的数控机械和其他自动化设备而设计，往往已根据应用行业的工艺要求设计了相关的功能，用户只需要按照其协议要求编写应用加工代码文件，利用RS232或者DNC方式传输到控制器，控制器即可完成相关的动作。这类控制器往往不能离开其特定的工艺要求而跨行业应用，控制器的开放性仅仅依赖于控制器的加工代码协议，用户不能根据应用要求而重组自己的运动控制系统。 运动控制的定义 运动控制（MC）是自动化的一个分支，它使用通称为伺服机构的一些设备如液压泵，线性执行机或者是电机来控制机器的位置和/或速度。运动控制在机器人和数控机床的领域内的应用要比在专用机器中的应用更复杂，因为后者运动形式更简单，通常被称为通用运动控制（GMC）。运动控制被广泛应用在包装、印刷、纺织和装配工业中。 运动控制系统的基本架构组成 一个运动控制器用以生成轨迹点（期望输出）和闭合位置反馈环。许多控制器也可以在内部闭合一个速度环。 一个驱动或放大器用以将来自运动控制器的控制信号（通常是速度或扭矩信号）转换为更高功率的电流或电压信号。更为先进的智能化驱动可以自身闭合位置环和速度环，以获得更精确的控制。 一个执行器如液压泵、气缸、线性执行机或电机用以输出运动。
三维空间连续系统的目标轨迹预见跟踪控制 廖福成，袁晓艳 （北京科技大学应用科学学院，北京 100083） 摘要:针对连续系统已知的空间目标轨迹,把基于协调误差的空间目标轨迹最优预见跟踪控制的方法应用于连续系统,其核心是将轨迹的协调跟踪误差和轨迹的位置跟踪误差考虑成系统的状态变量,并实施最优反馈控制。仿真分析表明,该轨迹跟踪控制方法能够有效提高系统的轨迹跟踪控制精度。 关键词:协调误差;最优控制;跟踪控制;预见控制 中图分类号:TP273.1 Preview Tracking Control of Object Trajectory about Continuous system Based On Harmony Error Abstract: Aim at known space object trajectory of a Continuous system, a new preview control scheme, named optimal preview tracking control of space object trajectory based on harmony error is proposed. The highlight of the method is that harmony error and position error of tracking trajectory is put into system space state equation,which to improve the system control accuracy. The simulation result shows that the method above is valid for improving the performance of high accuracy trajectory control. Key words: harmony error ，optimal control，tracking control，preview control 在离散系统的跟踪控制中,引入已知未来目标信息可以改善系统对目标信号的跟踪性能,它对解决目标轨迹跟踪运动性能起到了良好的作用。见文[1-3]。但是,已往最优预见控制都是研究的离散系统，而对连续系统的研究却很少，三维空间目标轨迹跟踪控制研究的也是离散系统，而连续系统又有自己的有点。因此本文主要讨论了基于协调误差的三维空间连续系统的目标轨迹预见跟踪控制，主要也是同时考虑轨迹跟踪协调误差和位置协调误差的轨迹跟踪最优预见控制方法,即将系统对已知空间目标轨迹的跟踪协调误差和位置协调误差同时作为其状态变量,实施其反馈最优预见控制,从而可有效提高系统对空间目标轨迹的跟踪运动性能。 1 跟踪控制系统的构成 设在空间坐标系中连续时间系统的方程为： ()()() ()(),,, i i i i i i i i x t A x t B u t y t C x t i x y z =+ ? ? == ? （1） 其中：()n i x t R ∈是状态向量，() i y t R ∈是 输出，()m i u t R ∈是控制输入向量， ,, i i i A B C分别是,,1 n n n m n ???维的常数 矩阵。 设目标值向量为() r t，() r t是分段连续 可微的函数向量，并设从当前时刻t起() rτ() t t l τ≤≤+是可预见的，() r t在,, X Y Z 轴上的分量为(),(),() x y z r t r t r t即：
图片简介: 一种巡检目标自动识别跟踪的方法，包括：使用云台相机拍摄包含有多个检测目标的原始图像；对原始图像中的多个检测目标进行识别与定位，对漏识别的检测目标进行人工标记，确认所有检测目标在所述原始图像中的位置；当前所述云台相机的拍摄中心与所述原始图像的中心点重合，以原始图像的中心点为原点，使用现有的计算几何中心的计算方式构建十字坐标系，将当前原点标记为第二坐标，将其他单个检测目标在原始图像中所在区域图像的中心点标记为多个第一坐标，并将多个第一坐标保存至数据库，通过第一坐标与第二坐标的转换使得所述云台相机能够对准检测目标进行拍照，而且本技术运算方法简单，适合在户外的云台相机运行。 技术要求 1.一种巡检目标自动识别跟踪的方法，其特征在于，包括： 使用云台相机拍摄包含有多个检测目标的原始图像；
对原始图像中的多个检测目标进行识别与定位，对漏识别的检测目标进行人工标记，确认所有检测目标在所述原始图像中的位置； 当前所述云台相机的拍摄中心与所述原始图像的中心点重合，以原始图像的中心点为原点，使用现有的计算几何中心的计算方式构建十字坐标系，将当前原点标记为第二坐标，将其他单个检测目标在原始图像中所在区域图像的中心点标记为多个第一坐标，并将多个第一坐标保存至数据库； 转动所述云台相机，使当前所述云台相机的拍摄中心从第二坐标转移至其中一个第一坐标，使单个检测目标位于当前所述云台相机的拍摄中心； 所述云台相机进行相应比例放大拍摄，获取该单个检测目标所在区域图像的放大图像，并将该第一坐标重新标记为第二坐标，调用数据库中其他第一坐标； 重复上述步骤，直至获取所有检测目标所在区域图像的放大图像，并将所有放大图像上传至云端。 2.根据权利要求1所述一种巡检目标自动识别跟踪的方法，其特征在于； 转动所述云台相机，包括获取云台相机的旋转角度，所述旋转角度包括水平方向的角度与垂直方向的角度； 其中获取旋转角度前，使用所述云台相机对一个参照物在不同距离下进行拍摄，获取所述参照物在不同拍摄距离下的像素值，通过多组像素值与拍摄距离之间的比例关系获取像素值与距离的线性关系，通过所述线性关系确认所述云台相机在一个像素值与距离对应的像素距离； 获取当前原始图像的像素值，通过所述像素距离计算所述云台相机到所述检测目标之间的实际距离； 将所述云台相机与所述检测目标之间的实际距离代入公式一计算得出所述旋转角度； 公式一：，其中dx为云台相机与检测目标的距离，lx为第一坐标与第二坐标的距离。
综合设计课程设计设计要求 1 设计要求 1.1 设计要求 （1）设计出逐点比较法插补软件流程图； （2）编写出逐点比较法插补程序； （3）要求用软件能够实现任意象限圆弧（G03）的插补计算； （4）要求软件能够处理特殊轮廓的插补，例如坐标中任意圆弧等； （5）插补结果要求能够以图形模拟进行输出。 2 设计目的 2.1 设计目的 （1）了解连续轨迹控制数控系统的组成原理； （2）了解逐点比较法插补的基本原理； （3）掌握逐点比较法插补的软件实现方法。 3 总体方案比较 3.1 各多种方案的特点 第一：采用逐点比较法插补。逐点比较法的基本原理是被控对象在按要求的轨迹运动时，每走一步都要与规定的轨迹进行比较，由此结果决定下一步移动的方向。逐点比较法既可以作直线插补又可以作圆弧插补。这种算法的特点是，运算直观，插补误差小于一个脉冲当量，输出脉冲均匀，而且输出买成速度变化小，调节方便，因此在两坐标数控机床中应用较为普遍 第二：数学积分法插补。又称为微分分析法。这种插补方法可实现一次、二次、甚至高次曲线的插补，也可以实现多坐标联动控制。只要输入不多的几个数据，就能加工出圆弧等形状较为复杂的轮廓曲线。作直线插补时，脉冲分配也较均匀。 第三：数据采样插补。数据采样插补实际上是一种粗插补过程，它所产生的微小线段仍然比较大，必须进一步对其密化（即精插补）。粗插补算法比较复杂，
综合设计课程设计多CPU结构CNC系统硬件原理图 大多用高级语言编制；精插补算法比较简单，多用汇编语言或硬件插补器实现。 3.2 方案选择 根据课题要求，对逆圆插补。根据两种方案的比较，都是很好的方法，但由于圆是二次，用采用逐点比较法插补进行设计比较方便、简单，所以根据各种插补方法的特点，选择用逐点比较法来实现。 4 多CPU结构CNC系统硬件原理图 4.1 CNC系统原理图 图4.1 共享总线的多CPU结构的CNC系统结构框图 4.2 原理图极其说明 共享总线机构，只有主模块有权控制系统的总线，在某一时刻只能有一个猪模块占有总线。共享总线结构的模块之间的通行，主要依靠存储器的实现，采用公共存储器的方式。共享存储器结构，采用多端口存储器来实现各CPU之间的互连和通信，每个端口配有一套数据、地址、控制线，以端口访问，由多端控制逻辑电路解决访问冲突。 管理模块：该模块是管理和组织整个CNC系统工作的模块，主要功能包括：初始化、中断管理、总线裁决、系统出错识别和处理、系统硬件与软件诊断等；插补模块：该模块用于在插补完成前，进行零件程序的译码、刀具补偿、坐标位移量计算、进给速度处理等预处理，然后进行插补计算，并给顶各坐标轴的位置
厦门海洋职业技术学院 学生课程设计 题目：逐点比较法圆弧插补的连续轨迹 控制设计 学生姓名：廖晨杰 所在院(系) 机电系 专业：数控技术 班级：数控2111 指导教师：杨光 2013年月日
目录 1.设计要求 (3) 2.设计目的 (3) 3.总体比较法 (3) 4.多CPU结构CNC系统硬件原理图 (4) 5.逐点比较法直线插补原理 (5) 6.软件构成设计 (9) 7.程序代码设计 (12) 8.参考文献 (17) 9.设计小结 (17)
1 设计要求 1.1 设计要求 （1）设计出逐点比较法插补软件流程图； （2）编写出逐点比较法插补程序； （3）要求用软件能够实现任意象限圆弧（G03）的插补计算； （4）要求软件能够处理特殊轮廓的插补，例如坐标中任意圆弧等； （5）插补结果要求能够以图形模拟进行输出。 2 设计目的 2.1 设计目的 （1）了解连续轨迹控制数控系统的组成原理； （2）了解逐点比较法插补的基本原理； （3）掌握逐点比较法插补的软件实现方法。 3 总体方案比较 3.1 各多种方案的特点 第一：采用逐点比较法插补。逐点比较法的基本原理是被控对象在按要求的轨迹运动时，每走一步都要与规定的轨迹进行比较，由此结果决定下一步移动的方向。逐点比较法既可以作直线插补又可以作圆弧插补。这种算法的特点是，运算直观，插补误差小于一个脉冲当量，输出脉冲均匀，而且输出买成速度变化小，调节方便，因此在两坐标数控机床中应用较为普遍 第二：数学积分法插补。又称为微分分析法。这种插补方法可实现一次、二次、甚至高次曲线的插补，也可以实现多坐标联动控制。只要输入不多的几个数据，就能加工出圆弧等形状较为复杂的轮廓曲线。作直线插补时，脉冲分配也较均匀。 第三：数据采样插补。数据采样插补实际上是一种粗插补过程，它所产生的微小线段仍然比较大，必须进一步对其密化（即精插补）。粗插补算法比较复杂，
顺开机械手弧焊工作站 技术方案 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 2009年7月
第一章方案概述 1.方案设计依据 甲方所提出的要求以及图片； 2.项目条件和要求 ?焊接工件名称：箱体总成最大 1000mm*1000mm*1800mm（W*L*H）（长度、宽度和 高度均有变化）。 ?材料：不锈钢；厚度：δ＝3 mm； ?焊接方法：机器人MAG焊接方式； ?设备规划： 配置1套机器人及MAG焊接系统、1套机器人滑台、1台单轴变位机，1套机器人焊接夹具，激光检测和跟踪系统等。具体见设备布局参考图。 第二章焊接工艺分析 1.箱体工序划分： 工序1、人工点固工件（组焊夹具甲方设计制造，甲方自备焊接设备，箱体共4个部件）； 示图：
工序2、人工将工件装在变位机夹具上，机器人焊接。焊接完成后人工卸件。 示图：机器人焊接如图所示的焊缝 2.焊接工艺（MAG）： 1)焊丝直径选用Φ0.8-Φ1.0mm； 2)机器人MIG焊接的平均焊接速度取：6-8 mm/秒； 3)每条焊缝的机器人焊接辅助时间，即机器人平均移动时间取：3秒（包括机器 人变换姿态、加减速、空程运动时间，及焊接起弧、收弧时间）； 第三章系统总体方案 1.方案总体介绍 本方案采用KUKA KR16L/6机器人和弗尼斯的TPS4000焊接系统，通过sevorobot 的DIGI-I激光传感器检测焊缝的位置进行焊接，并增加激光跟踪系统随时对焊接进行修正。 机器人夹具放在单轴变位机上，机器人安装在外部轴滑台上，保证焊接的姿态。 经过仿真：目前需用的机器人基本上可以满足最长1800的焊接。 关于夹具能适应多品种的问题：目前认为一套夹具可以通用，由于工件宽度及高度变动范围太大，为了适应有些型号的工件焊接，需要手工更换夹具上的部分底座。
连续运动轨迹插补原理文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
连续运动轨迹插补原理连续运动轨迹控制是诸如数控机床、机器人等机械的一种典型运动方式，这种控制在本质上属于位置伺服系统。以数控机床为例，其控制目标是被加工的曲线或曲面（即轮廓），所以可称之为轮廓控制。如果将被加工的轮廓作为控制器的给定输入，在运动过程中随时根据轮廓参数求解刀具的轨迹和加工的误差，并在求解的基础上决定如何动作，其计算的实时性有难以满足加工速度的需求。因此在实际工程应用中采用的方法是预先通过手工或自动编程，将刀具的连续运动轨迹分成若干段（即数控技术中的程序段），而在执行程序段的过程中实时地将这些轨迹段用指定的具有快速算法的直线、圆弧或其他标准曲线予以逼近。加工程序以被加工的轮廓为最终目标，协调刀具运动过程中各坐标上的动作。加工程序的编制必须考虑诸多约束条件，主要有加工精度、加工速度和刀具半径等。加工程序本质上就是对刀具的连续运动轨迹及其运动特性的一个描述。所以轮廓控制又可称为连续运动轨迹控制。 数控技术一般以标准的格式对程序段进行描述，例如程序段“N15 G02 Xlo Y25 120 JOF125 LF”就规定了一个以(10，25)为起点，在X-Y平面上以150mm/min 的进给速度顺时针加工一个半径为20mm的整圆的过程。程序段只提供了有限的提示性信息（例如起点、终点和插补方式等），数控装置需要在加工过程中，根据这些提示并运用一定的算法，自动地在有限坐标点之间生成一系列的中间点坐标数据，并使刀具及时地沿着这些实时发生的坐标数据运动，这个边计算边执行的逼近过程就称为插补(interpolation)。上述程序段中的准备 功能G02就指定了该程序段的执行要采用顺时针方向的圆弧插补。
万方数据
万方数据
基于PC运动控制器的多轴连续运动轨迹控制 作者：田小静， 陈煜蒙， Tian Xiaojing， Chen Yumeng 作者单位：西安航空职业技术学院,西安,710089 刊名： 价值工程 英文刊名：Value Engineering 年，卷(期)：2012,31(11) 本文读者也读过(10条) 1.李松.肖金壮.王洪瑞基于X—Y平台的平面轨迹控制的研究[期刊论文]-数字技术与应用2012(1) 2.王凤爱.李成营.周杰SurfCAM 2000在四轴数控加工中的应用[期刊论文]-CAD/CAM与制造业信息化2005(2) 3.何小妹.丁洪生.付铁.孙厚芳基于PMAC的BKX-Ⅰ型变轴数控机床数据通讯及数控加工的实现[期刊论文]-组合机床与自动化加工技术2004(9) 4.杨大勇.曹凤国.Yang Dayong.Cao Fengguo电火花成形机高性能柔性化多轴联动数控系统的研究[期刊论文]-电加工与模具 2005(6) 5.尚可超基于PC的五轴联动数控系统的设计[期刊论文]-煤矿机械2001(7) 6.庞长江.陈焕章.徐旋波基于PC数控系统的开发[期刊论文]-机电工程技术2003,32(3) 7.富历新.肖蕾.董春低成本的开放型八轴运动控制器[期刊论文]-制造技术与机床2001(1) 8.谷安.刘正埙电火花成型机数控系统的研究[期刊论文]-南京航空航天大学学报2002,34(4) 9.赵东林.方凯.钱伟.郑晓锋.黄迎华.ZHAO Dong-lin.FANG Kai.QIAN Wei.ZHENG Xiao-feng.HUANG Ying-hua三轴机床数控系统软件的设计与开发[期刊论文]-组合机床与自动化加工技术2006(9) 10.何赛松.徐雷.HE Sai-song.XU Lei PLC与PC机的串行通讯在数控管切割机中的应用[期刊论文]-机械设计与制造2012(1) 本文链接：https://www.doczj.com/doc/b112012169.html,/Periodical_jzgc201211011.aspx