[01112169]智能服务机器人视觉伺服控制关键技术研发及应用

2.1所属科学技术领域 项目所属科学技术领域为：先进制造与自动控制。项目围绕智能服务机器人视觉精准定位和控制的关键问题,研究了激光和视觉混合的高精度定位系统、智能服务机器人运动学控制、基于TP模型的视觉伺服控制方法、多特征融合的嵌入式视觉伺服控制等关键问题,解决了复杂环境中的机器人精准定位和鲁棒控制的难题。 2.2项目主要技术内容 （1） 提出一种单目视觉与激光融合的定位算法,发明了激光位移传感器,实现了依据内部集成的CMOS传感器结合检测距离和受光量来进行非接触距离测量,解决了用于焊接、抓取、检测等众多服务机器人的精确定位及2D和3D测量难题。 （2） 发明了基于多特征融合的嵌入式视觉伺服控制方法,提出将基于共形几何代数新的几何运算框架用于FPGA的高维运算,完成了FPGA的CGA硬件处理器设计,并将FPGA嵌入式系统用于机器人定位,解决了传统的视觉系统具有功耗高、价格高等问题。 （3） 提出了将视觉伺服模型进行 TP 模型分解研究相应的视觉伺服控制方法,发明了一种基于张量积模型变换的移动机器人控制方法,解决了视觉伺服系统的闭环稳定性与控制信号的全局最优性、处理系统的约束问题与深度估计误差或摄像机标定误差所导致的系统鲁棒性问题等多个该领域的研究难点。 2.3授权专利情况 该项目获得授权国家专利11项,其中发明专利5项,发表论文近20篇。 2.4技术经济指标 （1） 研发了CGA相关硬件处理器,图像轮廓特征提取的速度比较传统的视觉系统提高了10倍左右。 （2） 研发了服务机器人视觉定位系统,确保了机器人视觉定位精度,实现了单目视觉-激光混合的激光位移传感器,点位移传感器的重复精度达到0.02mm,而2D及3D定位的重复精度达到5μm 。 2.5应用推广及效益情况 该项目成果已推广应用于常州东仕豪机械制造有限公司,常州必达科生物科技有限公司,嘉兴锐视智能科技有限公司,南通伊诺塑胶导管有限公司等企事业单位,解决了机器人自动化项目中的视觉精准定位、伺服控制等问题,提升了自动化、智能化水平和竞争力。两年来,新增销售收入大幅增长近7000万元,利税接近3000万元。 随着该技术的不断完善和提升及市场对该技术的需求增长,将来在市场中的竞争力会不断提升,市场前景更加广阔。