机器人视觉测量与控制研究

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机器人视觉测量与控制研究随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机器人技术也得到
了快速发展。除工业机器人水平不断提高之外，人类的活动领域也不断扩大，
机器人技术由原来主要应用在工业制造领域而发展到各行各业中，从而产生了
各种不同的机器人，例如，水下机器人、空间机器人、核工业机器人、地下机
器人、医用机器人、建筑机器人以及军用机器人等11]。机器人的研究方向也朝着
智能化、多样化和网络化等方向发展。因此，如何提高机器人的智能和适应性，
对于不断拓展机器人的应用领域，提高生产效率和方便人们的日常生活和工作
具有极大的意义。在当今网络信息化高速发展的时候，机器人的研究与应用范
围也因为网络的传播变得越来越深入，而且很多研究人员都把网络当作机器人
控制中传递控制信息，实现数据交换的-个重要途径和手段，从而也产生了基
于因特网的机器人控制、操作和监控等。
在人的各个感觉器官中，视觉是最重要的，据不完全统计，人的视觉细胞数
量约在数量级10的8次方，比听觉细胞多二三千倍，是皮肤触觉细胞的-百多
倍。因而可以说，人类从外界获取的信息有80%是依靠眼睛得到的。同样地，
如何让机器人具有视觉功能在机器人技术研究中也占非常重要的地位，视觉也
是使得机器人更加拟人化必不可少的传感信息。二十世纪八十年代以来，机器
人视觉在工业机器人、移动机器人等领域得到了广泛的应用。计算机工业水平
的飞速提高以及人工智能、模式识别、并行处理和神经元网络等学科的发展，
更促进了机器人视觉系统的实用化和许多复杂视觉过程的研究。所以，研究机
器人的视觉功能和基于机器人视觉技术的伺服控制系统具有重要的意义[21。
1.1视觉控制在机器人技术中的应用
自从把视觉技术应用到机器人控制中以来，视觉控制技术得到了很大发展，
其应用领域越来越广泛。1993年8月，Jonathan Sackier博士利用机器人助手完
成了世界上第-例具有腹腔镜检查的胆囊切除手术3，如图1所示，机器人手
臂被安装在手术台的导轨上，通过安装在另-端的腹腔镜把手术需要的信息传
给医生，帮助医生完成手术任务。文献4也介绍了-种外科医用精确注射机器
人系统，该系统是由视觉全局定位拈，微型机器人拈以及放射线注射针模