基于双目视觉的双臂协作教学机器人研究与设计.pdf

随着科技的不断进步，智能制造与机器人工程成为新兴的研究领域，也对相关专业的学生实践能力提出了更高的要求。为了满足这一需求，本文研究设计了一款具有创新性的双臂协作教学机器人，旨在解决实验装置短缺及学生实践能力不足的问题。通过低成本、高功能性的系统设计，该机器人能够进行拖动示教与视觉引导等多种教学实验，极大地增强了学生的创新实践能力。 该机器人系统的核心部分包括机器人本体、控制装置以及视觉装置。机器人本体由两个机械臂组成，它们可以独立作业，也可以协同完成更复杂的任务。机械臂的设计考虑到了稳定性和成本效益，底座宽大以增加稳定性，同时双臂的对称结构使得它们在执行任务时更加协调。控制装置由树莓派４Ｂ、舵机控制板、PC机和串口通信电路构成，这些硬件配合使用，可以精确地控制机械臂的每一个动作。视觉装置则由双目摄像头和光源组成，负责捕捉周围环境的图像信息，为机器人的视觉识别和定位提供数据支持。 在系统的实际操作中，采用了示教动作还原算法和重投影误差最小化算法，极大地提升了机器人末端位姿数据的采集精度。这样一来，机器人在进行双臂协作抓取工作时，能够实现更准确、更稳定的操作。除此之外，这套机器人系统还具备拖动示教功能，使得教师或学生能够通过物理上引导机器人本体来完成教学程序的编写和动作组实验。而在视觉引导模式下，系统能够进行图像处理、单臂抓取实验、运动分析实验以及在线编程与协调抓取的开放实验，提供了一个高度综合性的实验教学平台。 对于智能制造、机器人工程等专业的学生来说，这样的机器人系统具有极高的教学价值。学生不仅能够通过机器人学习到基础的机器人工程知识和智能制造技术，还能够在实际操作中提高自己的实践创新能力。系统的开放性和多样的功能让学生可以在实验中面对真实问题，提出解决方案，这不仅符合当前教育对于创新实践能力的培养要求，而且也满足了新专业建设的标准。 此外，该机器人系统还具有良好的扩展性和集成性，能够与其他实验设备无缝集成，为学生提供了一个更为丰富的学习和创新实践环境。通过这种多设备集成，学生可以从不同角度和层面对机器人进行深入研究，从而在解决复杂问题中锻炼自己的综合应用能力。 本文所研究设计的基于双目视觉的双臂协作教学机器人系统，不仅解决了当前专业实验装置短缺的问题，还有效地提升了学生的创新实践能力，满足了智能制造、机器人工程等专业实验教学的需求。随着智能制造领域的不断发展，类似的机器人系统将越来越受到教育界的重视，成为实验教学中的重要工具。