第2期 2018年2月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2018)02007303
D0I:10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2018. 02. 018
No.2 Feb.2018
基于三维视觉六足机器人多模式测量系统设计
张腾飞，温秀兰，崔俊宇，芮平，白冰峰（南京工程学院自动化学院，南京211167）
摘要：针对传统六足机器人测量系统存在模式单一的问题，设计出一种基于三维视觉的六足机器人多模式运动测量系统。利用Kinect相机采集图像信息，在VS2010软件开发平台上使用C++编程语言，结合opencv计算机开源视觉库，实现对图像的处理。通过设计六足机器人在多模式下的步态，实现对六足机器人多模式下的运动状态测量功能。对六足机器人各步态下的测量系统进行实验验证，结果表明该系统能够对不同步态下六足机器人进行实时三维位置信息反馈，而且得出六足机器人在双足步态下具有良好的稳定性。
关键词：六足机器人；三维视觉；摄像机标定；图像处理
中图分类号：TH165；TC659
文献标识码：A
Design of aHexapod Robot Multi-mode Measurement SystemBased on 3D Vision
ZHANG Teng-fei, WEN Xiu-lan, CUI Jun-yu, RUI Ping, BAI Bing-feng
(School of Automation,Nanjing Institute of Technology,Nanjing 211167,China)
Abstract : Aimed at the problem which the mode is single in traditional hexapod robot measurement system, a multi-mode motion measurement system of hexapod robot based on 3D vision is designed in this paper. The system uses kinect camera to acquire image data and combines with opencv to achieve image processing by using C++ language based on VS2010 software development platform. The gait of multi-mode robot is designed and the system can get hexapod robot multi-mode motion measurement information. The experi-ment results show that the measurement system can provide real-time three dimensional position information feedback for the hexapod robot under different stage. Besides, the conclusion that the hexapod robot has good stability in biped gait is concluded.
Key words: hexapod robot;3D vision;camera calibration; image processing
0引言
六足机器人具有丰富的步态和几余的肢体结构，是仿生机器人的典型代表之一1]。目前国内外研究热点多是机械结构的优化设计[25]。国内哈尔滨工业大学邓宗全教授对六足机器人步行腿节段比例进行研究，找出最适合基节比例2」，并且提出一种低冲击运动规划方法的液压六足机器人，该方法以低冲击平顺运动为目标，减小足地接触冲击的足端轨迹规划方法[3]。河北工业大学张建华副教授设计了一种基于马尔可夫决策过程的自由步态六足机器人，有变形关节和轮式足端.具备较好的灵活性及环境适应能力4]。国外，美国密歇根大学和卡内基梅隆大学合作组成的研究团队通过模仿蟑螂步态成功地研制了仿生六足步行机器人
收稿日期：20170409；修回日期：2017-05-09
RHex，通过改变5个参数值控制机器人的步态，平均速度0.5m/s[3]。总结目前研究成果，多是通过对六足昆虫运动时的观察来进行模拟仿真确定其所设计六足机器人的运动步态，虽然可以满足六足机器人运动的要求，但提出的运动步态各有不同，没有具体的针对多模式下步态的测量系统开展深人研究。因此，为了进一步探究六足机器人的运动特性问题，结合Kinect 相机，设计出一种空间多模式下的六足机器人运动测量系统。
1六足机器人运动测量系统硬件构成
六足机器人多模式运动测量系统硬件结构主要包括六足机器人、视觉采集系统和图像处理系统三部分。六足机器人通过控制器CM-530编程，利用绝对值AX
*基金项目：国家自然科学基金项目（51675259）；江苏省"333人才工程"项目资助(3-45）：江苏省普通高校专业学位研究生创新计划项目（SJLX16
2990
作者简介：张腾飞（1993一），男，江苏宿迁人，南京工程学院硕士研究生，研究方向为机器视觉，图像处理，（E-mail)765070634@qq.com；通讯作
者：温秀兰(1966一），女，内蒙古丰镇人，南京工程学院教授，博士，研究方向为计量与测试技术、智能计算、机器视觉及其应用，（E一万南数据wl@njit.edu.en。