排爆機器人的研究與開發(fā)

第1章 排爆機器人發(fā)展現(xiàn)狀及關鍵技術
1.1 排爆機器人研究現(xiàn)狀
1.1.1 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
1.1.2 排爆機器人的關鍵技術
1.1.3 排爆機器人的發(fā)展趨勢
1.2 計算機立體視覺的研究現(xiàn)狀
1.2.1 雙目立體視覺的研究內(nèi)容
1.2.2 雙目立體視覺研究現(xiàn)狀
1.2.3 應用于移動機器人的立體視覺系統(tǒng)
1.3 機器人的計算機控制技術
1.4 選題背景及主要研究工作
1.4.1 選題背景
1.4.2 目前排爆機器人存在的問題
第2章 智能排爆機器人的系統(tǒng)組成
2.1 智能排爆機器人總體設計原則
2.2 履帶式排爆機器人移動車體機構(gòu)設計
2.3 機械臂
2.3.1 自由度
2.3.2 機械臂結(jié)構(gòu)
2.4 智能排爆機器人的3種作業(yè)模式
2.4.1 基于計算機視覺的目標物遙控操作模式
2.4.2 機械臂聯(lián)動操作模式
2.4.3 機械臂單關節(jié)操作模式
2.5 智能排爆機器人系統(tǒng)軟件的功能模塊
2.5.1 雙目立體視覺子系統(tǒng)
2.5.2 運動學控制遙操作子系統(tǒng)
2.6 智能排爆機器控制系統(tǒng)
2.6.1 概述
2.6.2 現(xiàn)場主控制計算機
2.6.3 無線傳輸設備
2.6.4 嵌入式PC/104計算機
2.6.5 數(shù)據(jù)采集卡
2.6.6 光電編碼器與直流電機
2.6.7 H橋式直流電機驅(qū)動電路
2.7 本章小結(jié)
第3章 視頻圖像捕獲及圖像預處理
3.1 視頻圖像處理方法
3.1.1 圖像捕獲硬件系統(tǒng)的選型與設計
3.1.2 視頻圖像捕獲的軟件實現(xiàn)
3.2 圖像預處理方法研究
3.2.1 圖像噪聲的分類
3.2.2 圖像濾波去噪聲算法的研究
3.3 基于特定選點的自適應窗口的中值濾波算法
3.3.1 去噪聲算法基本思想
3.3.2 去噪聲算法的實現(xiàn)步驟
3.3.3 實驗結(jié)果及分析
3.4 本章小結(jié)
第4章 雙目立體視覺系統(tǒng)的標定
4.1 雙目立體視覺系統(tǒng)的透視變換與攝像機模型
4.1.1 標定中的各種坐標系
4.1.2 雙目立體視覺系統(tǒng)各坐標系的變換
4.1.3 攝像機的標定參數(shù)
4.1.4 攝像機鏡頭的畸變
4.2 攝像機內(nèi)外參數(shù)的標定方法
4.2.1 傳統(tǒng)的攝像機標定方法
4.2.2 攝像機自標定方法
4.2.3 基于主動視覺的標定方法
4.2.4 其他的一些標定方法
4.3 一種內(nèi)外參數(shù)分離的標定方法
4.3.1 攝像機內(nèi)參數(shù)標定
4.3.2 攝像機外參數(shù)標定
4.3.3 攝像機標定實驗步驟及結(jié)果
4.4 本章小結(jié)
第5章 雙目系統(tǒng)立體匹配與三維坐標的計算
5.1 雙目立體系統(tǒng)匹配的基本問題
5.1.1 匹配基元的選擇
5.1.2 匹配準則
5.1.3 雙目系統(tǒng)立體匹配的算法結(jié)構(gòu)
5.2 雙目系統(tǒng)立體匹配算法
5.2.1 常用立體匹配算法
5.2.2 雙目系統(tǒng)立體匹配在理論和技術上存在的問題
5.2.3 雙目立體系統(tǒng)區(qū)域相關匹配算法
5.3 視覺系統(tǒng)控制點修正的金字塔雙層動態(tài)規(guī)劃立體匹配算法
5.3.1 控制點修正的動態(tài)規(guī)劃立體匹配算法
5.3.2 控制點修正的金字塔雙層動態(tài)規(guī)劃立體匹配算法
5.3.3 實驗與結(jié)果分析
5.4 雙目立體視覺三維坐標的深度計算
5.4.1 三維坐標的數(shù)值計算
5.4.2 雙目立體視覺系統(tǒng)實驗結(jié)果
5.5 本章小結(jié)
第6章 排爆機器人機械臂運動學分析
6.1 3臂桿5自由度機械臂
6.1.1 機械臂工作平面分析
6.1.2 手腕擺動關節(jié)設計（第四關節(jié)）
6.1.3 前臂結(jié)構(gòu)設計
6.1.4 前臂剛度校核
6.1.5 肘關節(jié)設計（第三關節(jié)）
6.1.6 上臂結(jié)構(gòu)設計
6.1.7 驅(qū)動系統(tǒng)設計
6.1.8 第一關節(jié)設計
6.2 3臂桿5自由度機械臂的運動學特性分析
6.2.1 3臂桿5自由度機械臂運動學方程
6.2.2 3臂桿5自由度機械臂運動學方程求解
6.3 3臂桿5自由度機械臂運動學求解過程簡化
6.3.1 機械臂平面內(nèi)的運動
6.3.2 腰部回轉(zhuǎn)關節(jié)的運動
6.3.3 解析的正逆運動學方程
6.4 本章小結(jié)
第7章 排爆機器人的伺服控制系統(tǒng)
7.1 介紹MATLABRTW、xPC的概念
7.1.1 MATLABRTW的基本介紹
7.1.2 xPC目標應用環(huán)境
7.1.3 排爆機器人控制系統(tǒng)控制模型的開發(fā)
7.2 運動控制模型
7.2.1 模型總體框架
7.2.2 系統(tǒng)初始化
7.2.3 主控制模塊
7.2.4 機械臂運動關節(jié)的位置伺服控制模型
7.3 控制指令
7.4 排爆機器人手爪的柔性控制
7.4.1 手爪夾持機構(gòu)的受力分析
7.4.2 可疑爆炸物的質(zhì)量估計與夾持寬度估計
7.4.3 可疑爆炸物的夾持表面粗糙度估計
7.4.4 排爆機器人電流伺服控制系統(tǒng)的實現(xiàn)
7.5 本章小結(jié)
第8章 排爆機器人遙操作控制流程及誤差分析
8.1 遙操作子系統(tǒng)軟件
8.2 DirectInput簡介
8.3 DirectInput組件
8.4 遙操作過程及控制指令
8.5 智能排爆機器人的排爆操作過程
8.6 實驗研究
8.6.1 實驗設備和儀器
8.6.2 機器人自動抓取目標物實驗
8.6.3 誤差分析
8.7 本章小結(jié)
第9章 搖桿控制
9.1 主要程序代碼
9.2 控制指令
9.2.1 串口通信
9.2.2 手柄控制指令
第10章 供電與輔助系統(tǒng)設計
10.1 供電系統(tǒng)設計
10.2 輔助系統(tǒng)設計
結(jié)論
附件一 排爆機器人開發(fā)軟件
參考文獻