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用三點法實現機器人三維位置測量的研究摘 要 ：提 出 了一 種 微 小 爬 壁 機 器 人 三 維 位 置 測 量 的新 方 法 。筆 者 通 過 深 入 分 析 研 究各 種 位 置 測 控 方 法 與 系 統 ，提 出采 用單 目視 覺方 法 中的 聚 焦法 ，以 CCD作 為 傳 感 器 ，用 三 點 法 實現 對 機 器 人 的 三 維 位 置 測 量 。 驗 證性 實驗 結果表 明 ，本研 究提 出的測 量原 理和 系統是 正 確 可行 的 。 關鍵詞 ：機 器人 ；位置 測量 ；CCD傳 感 器 ；單 目視 覺 ；攝 像 機 標 定 中 圖分 類 號 ：TP242．6 文 獻 標 識 碼 ：B Abstract：A new 3D position measurementmethod Ofa wall—climbing micro robothas been researched．Researc— hing on the various position measuring and controlling method，theauthorhasputforwardanewprojecttomeas— ure the 3D position of the robot，in which the focusing method with singlecamera and CCD sensorhasbeen used to getthe position information．The elementary experiment has verified the principle and the system． Key words：robot；position detection；CCD sensor；single camera vision；camera caiibration 位置測量技 術是智 能機 器人 的關鍵 技術 ，是各 種 機器人控 制系統 中極 為重 要 的環節 ，也 是 國內外研 究 的熱點所 在。 按 照測試 系統 與被 測機 器 人 的關 系 ，可 以將位 置 測量技術 分為接觸 式和非接觸式 兩大類 。接觸 式測量 系統 由于在測 量過程 中或多或少地 對機器人施 加 了載 荷 ，因而僅適用于靜 態 位置測 量 。而動 態 位 置測量 系 統 主要分 5類 ：①激光跟蹤 系統 ；@ CCD交 互測量 收 稿 日期 ：2001—07—03 基 金項 目：國家 863高科技 研 究 資助 項 目(9804-06)；教 育 部 高 等 學校 骨干教 師 資助 計 3t,j項 目 作者 簡 介 ：張 智海 (1973一 )，男 ，工 學碩 士 ，主 要 研 究 方 向 為 智 能 機 器人 測 控 技 術 。 系統 ；③ 超聲波 測量 系統 ；④ PSD(positionsensitivede— vice)位 置 測 量 系統 ；⑤ 帶 有 接 近覺 傳 感 器 的 測量 系 統 。位置測量 還可 以從另一個分類 角度劃分為主動式 測量和被動 式測 量 。主動式測 量主要可 以分為結 構光方法和激光 自動聚焦法兩類 。被 動式測量 主要 可 以分為雙 目視 覺 、三 目視覺 、單 目視覺 等方法 。 對 比以上各種方法 的 優缺 點 ，針對 筆者 研制 的微 小爬壁機器人 的空 間三 維位 置 測量 的要 求 ，測量 系統 必須滿足尺 寸小 、分 辨率 高 、穩定 性 和可 靠性 好 、時 間 響應快等特 點 ，提 出了采用 單 目視覺方法 中的聚焦法 ， 選用 CCD作 為傳感器 ，用 三點法實現對機器人 的三維 位置測量 ，并用 Matlab和 V
標簽： 機器人
上傳時間： 2022-02-12
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隨著光通信的蓬勃發展，光纖通信技術廣泛應用于電信、電力、廣播等領域，對整個信息產業產生了深遠影響，光纖已成為當前最有前景的傳輸媒介。與此同時，光纖測試技術在光纖生產、現場鋪設與后期維護等工程領域中得到廣泛應用。光時域反射儀（Optical Time Domain Reflectometer），又稱背向散射儀，是一種用于表征光纖鏈路物理特性的精密光學測試儀器，主要用于測試光纖鏈路長度，精確定位斷點事件，計算光纖損耗，并提供與長度有關的衰減細節。光纖鏈路中待測光纖的測量長度范圍和測量精度，取決于OTDR的激光出纖功率和光脈寬。因此，需要設計合適的激光脈沖驅動電源及配套的控制和探測系統，研究激光出纖功率和脈寬對測量長度和測量精度的影響，從而獲得能滿足不同光纖鏈路測量需求的OTDR系統解決方案。文章在具體描述了光時域反射儀的工作機理以及影響其主要性能的關鍵參數的基礎上，提出以設計能提供大功率、窄脈沖電流信號的激光驅動電源作為提高OTDR性能的主要手段。在掌握半導體激光驅動原理的基礎上，經過細致地比較與方案論證提出以 MOSFET作為激光脈沖驅動電源的開關器件，以能量儲存法作為窄脈沖產生機制的脈沖電源設計方案，設計實現基于FPGA的觸發脈沖信號，并通過 Multisim對系統硬件電路仿真優化，實現激光脈沖驅動大功率、窄脈寬輸出。以雪崩二極管作為光電探測系統關鍵響應轉換器件驗證驅動電源性能，并完成光纖測距。最終成功研制出一套基于納秒脈沖激光和對應光電探測系統的OTDR系統，并進行了實際測試測試和研究結果顯示：所研制的脈沖激光電源能輸出的最小脈寬為33n，最小輸出峰值電流為1A，且峰值電流及頻率大小可調。大電流窄脈寬驅動電源信號輸出可極大地增強光時域反射儀的動態范圍以及分辨率，探測器分時調控測量技術可以極大地提高系統的測量精度和信噪比。
標簽： 激光 驅動 電源 光電探測
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