智能機器人視覺技術與應用

目錄
第1章緒論1
1.1機器人發展概述1
1.1.1機器人的起源與發展1
1.1.2機器人的種類與應用2
1.1.3機器人技術問題4
1.2機器人智能化技術發展概述6
1.2.1遙控機器人6
1.2.2自主機器人7
1.2.3遙自主機器人9
1.3機器視覺技術發展概述11
1.3.1圖像處理技術發展12
1.3.2圖像處理技術在機器人中的應用14
第2章多關節串聯機械臂技術與應用16
2.1運動學模型16
2.1.1位姿描述與變換16
2.1.2運動學方程建立21
2.1.3運動學方程求解28
2.1.4速度分析41
2.2動力學模型47
2.2.1靜力學分析47
2.2.2牛頓-歐拉方程動力學建模49
2.2.3拉格朗日動力學建模57
2.3運動控制60
2.3.1運動軌跡規劃61
2.3.2單關節線性控制器設計66
2.3.3多關節非線性解耦控制器設計68
第3章移動機器人技術與應用72
3.1運動學分析72
3.1.1運動學模型72
3.1.2運動學約束75
3.1.3工作空間分析79
3.1.4運動控制82
3.2環境感知85
3.2.1機器人常用傳感器85
3.2.2測量誤差分析91
3.2.3環境特徵提取94
3.3自主定位96
3.3.1基於里程儀的自主定位97
3.3.2環境地圖的構建98
3.3.3基於地圖的自主定位101
3.3.4自主地圖的構建107
3.4規劃與導航109
3.4.1機器人的導航能力110
3.4.2全局路徑規劃110
3.4.3局部路徑規劃120
3.5體系結構123
3.5.1基於時間和控制的分解技術123
3.5.2分層機器人結構125
第4章圖像處理技術與應用127
4.1圖像處理技術127
4.1.1數字圖像127
4.1.2圖像技術130
4.2相機模型與參數標定131
4.2.1相機模型131
4.2.2參數標定135
4.3圖像處理常用算法145
4.3.1圖像平滑處理算法145
4.3.2基於閾值分割的二值化圖像處理算法148
4.3.3圖像邊緣特徵提取算法152
4.3.4圖像點特徵提取算法156
4.3.5運動與光流特徵提取162
4.4基於單目視覺的目標位姿測量常用算法164
4.4.1平面目標位姿測量165
4.4.2三維目標位姿測量165
4.5基於雙目視覺的目標位姿測量常用算法177
4.5.1對極幾何原理177
4.5.2視差測量原理179
4.5.3校正與立體匹配181
第5章圖像處理技術在機械臂中的應用184
5.1手眼系統標定技術184
5.1.1Eye-in-hand手眼系統標定184
5.1.2Eye-to-hand手眼系統標定188
5.2基於視覺的機械臂運動學標定189
5.2.1機械臂運動學誤差模型189
5.2.2基於直線約束的運動學標定192
5.2.3相機光軸直線約束法應用於機械臂運動學標定196
5.3手眼系統目標識別與位姿估計196
5.3.1基於深度學習的目標識別197
5.3.2目標抓取位姿估計206
5.4基於視覺伺服的機器人控制技術209
5.4.1基於位置的視覺伺服控制210
5.4.2基於圖像的視覺伺服控制214
5.4.3混合式視覺伺服控制222
第6章圖像處理技術在移動機器人中的應用227
6.1視覺里程儀技術227
6.1.1視覺里程儀的基本原理227
6.1.2特徵提取與特徵匹配228
6.1.3機器人運動估計235
6.1.4局部位姿優化237
6.2視覺SLAM技術238
6.2.1回環檢測算法238
6.2.2地圖構建與優化242
6.3自主歸航技術246
6.3.1生物導航的啟發246
6.3.2全景視覺系統模型247
6.3.3基於全景視覺的路標檢測252
6.3.4常用歸航算法256
6.3.5大範圍歸航263
參考文獻273