基于单目视觉和力感知的电动汽车机械臂充电方法研究

发布时间：2025-06-03 23:18

　　随着无人驾驶技术的不断发展进步和各类环境问题的日益突出,电动汽车正逐步成为人类生产生活中不可或缺的交通工具。电动汽车配套设备和充电续航技术也渐渐成为研究热点。目前,电动车辆充电过程主要依赖于人工操作,但在电动车辆人工充电的过程中,操作过程较为繁琐,无法保证电动汽车用户良好的使用体验,且还可能存在设备老化或损坏造成的安全隐患,这也极大地限制了电动汽车的进一步推广和发展。本文通过对单目视觉技术、力感知技术以及机器人相关的研究,提出了一套电动汽车机械臂自动充电技术方案,整个技术方案可以使机械臂自主完成打开充电插座的盖子和将插头插入充电插孔的操作。本文对电动车辆自动充电过程中的控制流程和所需要的硬件组成进行了研究,确定了自动充电的整体技术方案,完成了硬件选型和系统各个部分之间的通信实现,以单目视觉摄像头作为识别、定位装置,以六维力矩传感器作为末端力感知装置,以末端固定有充电插头、视觉摄像头和力矩传感器的串联机械臂为执行机构。根据系统需求,将工控机作为控制中心,编写了图像处理、力和力矩数据读取以及机械臂控制程序,实现了单目视觉定位引导机械臂,打开充电插座的盖子,而后通过力感知技术引导机械臂,完成插...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 电动汽车自动充电技术国内外研究现状及分析
        1.2.2 机器人轴孔装配技术国内外研究现状及分析
    1.3 主要研究内容
第2章 电动汽车自动充电系统硬件部分设计
    2.1 实验所需硬件介绍
        2.1.1 UR5机器人正逆运动学
        2.1.2 相机基础与选型
        2.1.3 力矩传感器基础与选型
    2.2 实验系统整体设计
        2.2.1 工控机与UR5机器人通信说明
        2.2.2 工控机与力矩传感器串口通信说明
        2.2.3 工控机与相机通信说明
    2.3 本章小结
第3章 基于单目视觉的机械臂开盖方案
    3.1 相机标定
        3.1.1 相机内参标定
        3.1.2 Eye-in-hand手眼标定
    3.2 相对位置计算
        3.2.1 识别算法过程
        3.2.2 定位算法过程
    3.3 视觉引导机械臂方案
    3.4 本章小结
第4章 基于SVM分类器算法的机械臂插头入孔方案
    4.1 SVM算法原理
        4.1.1 算法原理推导
        4.1.2 算法实际场景对应
    4.2 基于SVM分类器算法的机械臂末端位置调整方案
    4.3 本章小结
第5章 系统实际搭建与方案验证
    5.1 实际系统整体构成
        5.1.1 电动汽车充电系统硬件平台
        5.1.2 电动汽车自动充电系统软件平台
    5.2 真实场景下实验与结果分析
        5.2.1 系统实际调试
        5.2.2 影响电动汽车机械臂充电的因素分析
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢



本文编号：4048962