试验二机器人视觉引导系统仿真认知试验
机器人仿真实验报告
机器人仿真实验报告机器人仿真实验报告一、引言近年来，机器人技术的发展迅猛，已经渗透到了各个领域。
机器人仿真实验作为机器人技术的关键环节之一，对于机器人的设计、控制和应用具有重要意义。
本报告旨在通过机器人仿真实验，探索机器人在不同场景下的应用和性能表现。
二、实验准备本次实验使用的仿真软件为ROS（Robot Operating System），该软件提供了丰富的机器人模型和仿真环境，可以模拟真实场景中的机器人行为。
实验中使用的机器人模型为四足机器人，其具有较好的稳定性和适应性。
三、实验目标本次实验的目标是通过仿真实验，研究机器人在不同地形和任务下的运动能力和控制效果。
具体包括以下几个方面：1. 地形适应性：通过在不同地形下的仿真实验，观察机器人在平坦地面、坡道和不规则地形上的运动表现和稳定性。
2. 任务执行能力：通过设置不同的任务场景，如搬运物品、巡逻等，观察机器人在不同任务下的行为和效果。
3. 控制算法优化：通过对机器人的控制算法进行优化，提高机器人在各种场景下的运动和控制性能。
四、实验过程1. 地形适应性实验首先，将机器人放置在平坦地面上，观察其行走和转向的稳定性。
然后，将机器人放置在坡道上，观察其上坡和下坡的表现。
最后，将机器人放置在不规则地形上，如障碍物、不平整地面等，观察其对地形的适应性和稳定性。
2. 任务执行能力实验在仿真环境中设置不同的任务场景，如搬运物品、巡逻等。
观察机器人在执行任务过程中的行为和效果。
通过调整任务的复杂度和机器人的控制算法，优化机器人在不同任务下的表现。
3. 控制算法优化实验通过对机器人的控制算法进行优化，提高机器人在各种场景下的运动和控制性能。
可以尝试使用深度学习算法，如强化学习等，进行机器人控制算法的优化。
五、实验结果与分析通过实验观察和数据记录，得到了以下实验结果：1. 地形适应性方面，机器人在平坦地面上行走和转向的稳定性较好，但在坡道上会出现一定的滑动和失控现象。
机器人视觉检测系统的优化设计和实验
机器人视觉检测系统的优化设计和实验1.引言机器人视觉检测系统是现代生产制造业中不可或缺的重要组件。
它能够自主感知环境，快速准确地获取所需信息，实现自主决策和任务执行。
然而，机器视觉检测系统难免存在着各种问题，如检测误差、检测复杂度等，这就需要对视觉检测系统进行优化设计和实验。
本文将从视觉检测系统的构成、检测算法、图像采集和处理等方面探讨机器人视觉检测系统的优化设计和实验。
2.机器人视觉检测系统构成机器人视觉检测系统通常由以下组成部分构成：（1）传感器：包括摄像头、激光雷达、压力传感器、位置传感器等。
（2）处理器：用于处理传感器采集的信息。
（3）运算处理器：用于计算和解析传感器数据，从而确定机器人运动轨迹等。
（4）机器人执行部件：包括机动部件（如轮子和手臂）和执行部件（如夹爪）。
3.检测算法优化机器人视觉检测系统的性能很大程度上取决于其检测算法的优化。
其中，深度学习算法是目前应用最为广泛的算法之一。
该算法通过训练神经网络自动识别和分类图像，从而实现更准确和快速的检测。
除了深度学习算法，其他算法技术也可以用于优化机器人视觉检测系统，如特征提取、模型拟合和随机森林算法等。
4.图像采集和处理图像采集和处理是影响机器人视觉检测系统检测精度的重要因素之一。
其中，光线照射、图像分辨率、干扰源等都会对图像质量产生影响，并最终影响检测精度。
因此，在图像采集和处理过程中要注意以下几点：（1）保持光线均匀：在图像采集前应选择适当的光线照射方式，以保证图像质量和检测精度。
（2）采集高分辨率图像：采集高分辨率图像可以提高检测精度，并降低误检率。
（3）抑制干扰源：在图像采集和处理中应该尽可能排除干扰源，以提高图像质量和检测精度。
5.实验过程与结果为了验证优化设计的有效性，我们在某建筑工地上进行了机器人视觉检测系统实验。
我们优化了检测算法，并采用高分辨率摄像头进行图像采集和处理。
实验结果表明，系统检测精度大幅度提高，误检率显著降低。
机器人视觉感知实训报告
一、引言随着人工智能技术的飞速发展，机器人视觉感知技术已成为机器人领域的一个重要研究方向。
机器人视觉感知是指机器人通过视觉系统获取周围环境信息，并进行处理和理解，从而实现对环境的感知和交互。
本实训报告将详细阐述机器人视觉感知实训的过程、方法、结果和心得体会。
二、实训目的1. 了解机器人视觉感知的基本原理和关键技术。
2. 掌握机器人视觉系统搭建、图像采集、图像处理和识别等技能。
3. 培养团队协作和动手实践能力。
三、实训内容1. 机器人视觉系统搭建本实训采用了一款开源的机器人视觉系统——OpenCV。
首先，我们学习了OpenCV的基本使用方法和常用函数。
然后，根据实际需求，搭建了以下视觉系统：- 图像采集系统：选用了一款高清摄像头作为图像采集设备，通过USB接口与计算机连接。
- 图像预处理系统：对采集到的图像进行灰度化、滤波、边缘检测等预处理操作，提高图像质量。
- 图像识别系统：利用OpenCV的图像识别算法，实现对特定目标的识别和跟踪。
2. 图像采集我们使用摄像头采集了多种场景下的图像，包括室内、室外、白天、夜晚等。
采集到的图像用于后续的图像处理和识别。
3. 图像处理对采集到的图像进行以下处理：- 灰度化：将彩色图像转换为灰度图像，简化图像处理过程。
- 滤波：去除图像中的噪声，提高图像质量。
- 边缘检测：检测图像中的边缘信息，提取目标轮廓。
4. 图像识别利用OpenCV的图像识别算法，对处理后的图像进行识别。
主要识别内容包括：- 目标识别：识别图像中的特定目标，如人物、车辆、物体等。
- 目标跟踪：跟踪图像中的运动目标，实现对目标的持续跟踪。
四、实训结果与分析1. 目标识别通过实验，我们成功识别了图像中的特定目标。
例如，在室内场景中，我们识别出了人物、家具等物体；在室外场景中，我们识别出了车辆、行人等目标。
2. 目标跟踪利用OpenCV的目标跟踪算法，我们对图像中的运动目标进行了跟踪。
实验结果表明，该算法在跟踪过程中具有较高的准确性和稳定性。
人工智能机器人视觉感知实验报告
人工智能机器人视觉感知实验报告一、引言“人工智能是当今科技界最具前沿性的研究领域之一。
” ——约翰·麦卡锡随着科技的不断进步和发展，人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）的研究引起了广泛的关注。
其中，机器人视觉感知作为人工智能的重要分支领域之一，以其在图像识别、目标跟踪、场景解析等方面的广泛应用被人们瞩目。
本报告旨在通过实验研究，探讨人工智能机器人视觉感知的实际应用和性能评估。
二、实验目的本实验旨在通过构建并使用人工智能算法，实现机器人的视觉感知功能，并对其性能进行评估。
具体目标如下：1. 利用摄像头采集图像数据，实时传输至计算机进行处理；2. 基于机器学习算法，实现对图像中目标物体的检测和识别；3. 评估算法的准确率、召回率以及处理速度等性能指标；4. 分析和讨论实验结果，探讨机器人视觉感知技术在实际应用中的潜力与不足。
三、实验方法1. 硬件与软件环境准备在实验中，我们选择了一台配备摄像头的机器人作为实验平台，并搭建了相应的硬件和软件环境，包括操作系统、图像处理库和机器学习工具等。
2. 数据采集与预处理我们使用机器人携带的摄像头对特定场景进行图像采集，并进行预处理，包括去噪、图像增强等。
通过这一步骤，我们得到了一批高质量的图像数据作为实验样本。
3. 目标检测与识别算法设计基于深度学习算法，我们设计并实现了一个端到端的目标检测与识别模型，该模型可以高效地对图像中的目标物体进行准确的识别。
4. 算法性能评估我们根据实验数据，使用一系列评估指标对所设计算法的性能进行评估，包括准确率、召回率以及处理速度等。
通过比较和分析不同算法在不同指标上的表现，我们可以评估和改进算法的性能。
5. 结果分析与讨论在实验结果分析中，我们将对所设计算法的性能进行详细讨论，并分析实验结果中的优势与不足之处，为进一步改进和应用提出有益建议。
四、实验结果与讨论经过实验的大量测试和数据分析，我们得到了以下结论：1. 所设计的目标检测与识别算法在准确率方面表现出色，达到了XX%水平；2. 然而，算法的召回率相对较低，仍需进一步优化；3. 算法在处理速度上表现稳定，在实时应用中具备潜力；4. 实验结果还表明，算法对光照、尺度变化等干扰较为敏感，需要在实际应用中加以考虑。
机器人仿真模拟实训报告
一、引言随着科技的飞速发展，机器人技术已成为我国重要的战略产业。
为了培养具有实际操作能力和创新能力的机器人技术人才，许多高校和科研机构纷纷开展了机器人仿真模拟实训课程。
本文以某高校机器人仿真模拟实训课程为例，对实训过程进行总结和反思，旨在为我国机器人教育提供参考。
二、实训背景某高校机器人仿真模拟实训课程是针对机器人专业本科生开设的一门实践性课程。
该课程旨在通过仿真软件，让学生掌握机器人运动学、动力学、控制理论等基础知识，培养学生的动手能力和创新能力。
实训过程中，学生需完成以下任务：1. 学习机器人仿真软件的使用方法；2. 建立机器人模型并进行仿真实验；3. 分析仿真结果，调整模型参数；4. 设计机器人控制策略，实现机器人运动控制；5. 撰写实训报告。
三、实训过程1. 仿真软件学习实训初期，教师首先向学生介绍了仿真软件的功能和操作方法。
学生通过学习，掌握了仿真软件的基本操作，如创建模型、设置参数、运行仿真等。
2. 机器人模型建立在仿真软件中，学生根据实际需求建立机器人模型。
模型包括机器人本体、传感器、执行器等部分。
学生通过查阅资料、分析设计要求，完成机器人模型的建立。
3. 仿真实验建立模型后，学生进行仿真实验。
实验内容主要包括：机器人运动学分析、动力学分析、控制策略设计等。
通过实验，学生掌握了机器人运动学和动力学的基本原理，了解了控制策略的设计方法。
4. 分析仿真结果在仿真实验过程中，学生需要分析仿真结果，判断机器人模型的合理性。
若仿真结果不理想，学生需调整模型参数，重新进行仿真实验。
5. 控制策略设计针对不同任务，学生设计机器人控制策略。
控制策略包括位置控制、速度控制、力控制等。
学生通过查阅资料、分析设计要求，完成控制策略的设计。
6. 撰写实训报告实训结束后，学生需撰写实训报告。
报告内容包括：实训目的、实训内容、仿真结果分析、控制策略设计、实训心得等。
四、实训总结1. 提高了学生的实践能力通过机器人仿真模拟实训，学生将理论知识与实践操作相结合，提高了自身的实践能力。
机器人视觉导航系统的设计与仿真
机器人视觉导航系统的设计与仿真随着人工智能技术的不断发展，机器人在日常生活和工业领域中扮演着越来越重要的角色。
机器人的视觉导航系统是其中一个关键的组成部分，它使机器人能够感知周围环境并准确地导航到目标地点。
本文将探讨机器人视觉导航系统的设计原理，并利用仿真工具对其进行验证。
机器人视觉导航系统通常由三个主要模块组成：感知、路径规划和执行。
首先，机器人必须通过视觉传感器感知周围环境。
常用的视觉传感器包括相机、激光雷达和红外传感器。
这些传感器收集到的数据可以用于构建环境地图，并帮助机器人避开障碍物。
其次，路径规划模块使用环境地图和机器人当前位置作为输入，计算出导航到目标地点的最佳路径。
常用的路径规划算法包括最短路径算法和A*算法。
最短路径算法通过计算每个可能路径的代价，选择最低代价的路径作为导航路径。
A*算法则结合了最短路径算法和启发式函数，可以更快地找到最佳路径。
最后，执行模块将导航路径转化为机器人的运动指令，控制机器人按照路径导航到目标地点。
这可以通过机器人的驱动系统来实现，例如轮式机器人可以通过控制轮子的旋转速度来实现移动。
为了验证机器人视觉导航系统的性能，我们可以利用仿真工具进行仿真实验。
有许多开源的机器人仿真器可供选择，例如ROS（Robot Operating System）和Gazebo。
这些仿真器提供了真实的机器人模型和环境模拟，可以帮助我们评估导航系统在不同场景下的性能。
在进行仿真实验时，我们可以设计不同的场景和任务来测试机器人的视觉导航能力。
例如，我们可以构建一个室内环境，有多个房间和走廊，并设置障碍物和目标地点。
然后，我们可以利用机器人视觉导航系统进行路径规划，并观察机器人是否能够准确地导航到目标地点，并避开障碍物。
在仿真实验中，我们还可以对机器人视觉导航系统的几个关键参数进行优化和评估。
例如，我们可以调整传感器的分辨率和感知范围，以找到最佳的性能和资源平衡。
我们还可以评估不同的路径规划算法在不同场景下的导航效果，并选择最适合的算法。
机器人技术基础实验报告1(机器人系统认识)
机器人技术基础实验报告班级：学号：姓名：台号：课程 1 机器人系统认识成绩：批改日期：教师签字：实验目的:1、使学生了解机器人系统的基本组成；2、增强学生的动手操作能力；3、熟悉机器人的基本操作。
实验设备及软件:1、珞石XB4机器人2、桌面示教应用程序实验原理:实验内容：1、 设备启动，启动EtherCAT 服务程序，启动机器人运动控制程序。
● 打开控制柜，确认急停开关D 和F 未被按下，如被按下顺时针转动，抬起急停开关。
顺时针旋转开关A ，随后将B 按至常亮，观察七段数码管是否显示数字8，若成功进入下一步。
●按压开关A,启动机器人控制器，开启后指示灯B 常亮，同时通讯服务程序自启动。
●启动机器人桌面控制程序“HBRobotConfigure”2、 标注六个关节正方向。
打开HBRobotConfigure 软件，先点击“重启控制程序”单击“连接”与控制器建立连接（机器人运动控制程序已启动）。
进入示教调试界面，单击“添加机器人模型”，并单击“运行”，显示实际或仿真机器人状态。
点击左侧“使能”和“下电”，控制机器人的使能状态。
选择轴坐标系，操作界面右侧加减按键观察机械臂各轴转向，确定各关节正方向。
ABCD操作流程：将机械臂各关节按①至⑥编号，如下图所示。
①俯视图中逆时针为正方向②左视图中顺时针为正方向③左视图中顺时针为正方向④正视图中顺时针为正方向⑤左视图中顺时针为正方向⑥俯视图中顺时针为正方向3、示教机器人，并保存工作空间中的三个点。
进入程序调试界面，调整移动速度至1%，将“Simulation”调至false进入真机模式，使能下电后通过界面按钮移动机械臂，移动明显距离后保存坐标点p1，重复操作3次以此获得工作空间中三点p1、p2、p3。
4、编写机器人脚本并运行机器人脚本，实现三个点之间的直线运动。
（先仿真运行，确认无误后再真机运行。
）1.先将左侧“Simulation”键调整为ture进入仿真模式。
机器人视觉实习报告
一、实习背景与目的随着科技的飞速发展，机器人技术逐渐成为我国工业自动化、智能化的重要支撑。
其中，机器人视觉系统作为机器人感知环境、进行决策和执行任务的关键技术，越来越受到重视。
为了深入了解机器人视觉技术，提高自身实践能力，我于20xx年x月1日至20xx年x月1日，在xx科技有限公司进行了为期一个月的机器人视觉实习。
本次实习旨在通过实际操作，了解机器人视觉系统的基本原理、组成及工作流程，掌握视觉检测、识别、定位等关键技术，并初步具备独立设计和调试视觉系统的能力。
二、实习单位简介xx科技有限公司成立于20xx年，是一家专注于机器人视觉系统研发、生产和销售的高新技术企业。
公司拥有一支专业的研发团队，在机器人视觉领域积累了丰富的经验，产品广泛应用于汽车、电子、食品等行业。
三、实习内容1. 机器人视觉系统基本原理在实习初期，我系统地学习了机器人视觉系统的基本原理，包括图像处理、计算机视觉、机器学习等基础知识。
通过学习，我了解到机器人视觉系统主要由图像采集、图像处理、特征提取、识别与定位等模块组成。
2. 视觉检测技术在实习过程中，我参与了基于机器视觉的检测系统设计，学习了如何利用视觉检测技术实现产品缺陷检测、尺寸测量等任务。
通过实际操作，我掌握了以下技术：（1）图像采集：使用不同类型的相机采集待检测物体的图像，包括工业相机、摄像头等。
（2）图像预处理：对采集到的图像进行去噪、灰度化、二值化等预处理操作，提高图像质量。
（3）特征提取：利用边缘检测、角点检测、形状匹配等方法提取图像特征。
（4）缺陷检测：通过对比模板图像与实际图像，识别出产品缺陷。
3. 视觉识别与定位技术在实习过程中，我还学习了基于机器视觉的识别与定位技术，包括：（1）模板匹配：通过比较待识别图像与模板图像的相似度，实现目标识别。
（2）特征匹配：利用图像特征点进行匹配，实现目标定位。
（3）机器学习：利用机器学习算法对目标进行分类和识别。
4. 视觉系统设计与调试在实习后期，我参与了视觉系统的设计与调试工作，学习了以下内容：（1）系统架构设计：根据实际需求，设计合适的视觉系统架构。
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张图像的 R，t 也就根据等式（1）迎刃而解。
三、找圆心的图像处理算法
1、首先对原图进行二值化处理，通过选取合适的阈值得到一个二值化处理结果
图。
2、再对二值化处理后的图进行连通域标记，可以选择 4 连通或八连通（一般选
择八连通），通过测连通区域中图的离心率和面积大小，筛选出符合条件的圆心
（圆的离心率接近 1）。
（9）
最后根据内参数限制条件(等式（4）(5)):
（10）
（11）
即,
(12)
V 矩阵是 2*6 矩阵，也就是说每张照片可建立起两个方程组，6 个未知数。根据
线性代数知识可知，解 6 个未知数需至少 6 个方程组，所以也就是说我们至少需
要三张照片就求解未知数。b 矩阵的解出，相机内参矩阵 A 也就求解出，从而每
其原因就在于“白平衡”的设置上。所以，为了得到一个适合人眼视觉的图像，
白平衡的调整也很重要。
焦距，是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式，指平行光入射时从透
镜光心到光聚集之焦点的距离。亦是相机中，从镜片中心到 CCD 等成像平面的
距离。是否聚焦影响到图像是否清晰，所以，调焦是采到清晰图像很重要的一个
注:lamda 是个放缩因子标量，也是 s 的倒数。
（3）
那么现在我们要用一个关键性的条件：r1 和 r2 标准正交。
正交：
单位向量（模相等）：
（4）
3、相机内参的求解 我们令：
（5）
（6） 我们可知 B 矩阵是个对称矩阵，所以可以写成一个 6 维向量形式：
我们把 H 矩阵的列向量形式为：
（7）
（8） 那么根据等式（8）我们把等式（4）改写成：
参数，并记录下来。 （2）对二值化图像进行连通区域标记，由学生选择 4 连通还是 8 连通，记录于 表格中，通过测离心率接近于 1 的点筛选出符合要求的圆。 （3）通过对筛选出来的圆的 x,y 方向像素值分别求取平均值得到圆心点的像素 坐标，记录该坐标。 （4）输入圆心的坐标值，机器人将目标物体抓起放到指定位置，计算物体实际 放置位置与精确位置之间的误差，记录于表格中。
【实验数据记录与分析】
1、机器人坐标范围记录表
坐标轴
X
Y
Z
U
正方向（+）
反方向（-）
2、相机参数记录表
参数 值
曝光时间
白平衡
3、标定坐标记录表
坐标点
像素坐标
坐标值
X
Y
1
2
3
4
5
6
焦距
光圈
机器人坐标
为了使采集的图像清晰不畸变不失真，我们需要对相机的一些常用参数进行 调整。这里的参数包括：曝光时间，白平衡，焦距，光圈
曝光时间是为了将光投射到照相感光材料的感光面上，快门所要打开的时 间。曝光时间主要是指底片的感光时间，曝光时间越长底片上生成的相片越亮， 相反越暗。在外界光线比较暗的情况下一般要求延长曝光时间。但是在拍摄运动 物体时，曝光时间长会导致运动的物体产生拖影。所以要选择恰当的曝光时间才 能采集到合适的图像。
实验二 机器人视觉引导系统仿真认知实验
[实验目的]
1、熟悉对 Epson 机器人的操作
2、熟悉对相机参数的调整
3、掌握单目相机标定方法
4、掌握简单的图像处理方法
5、计算物体运动位置精度
[实验器材]
大恒相机和镜头一个，机器人运动控制器一个，机器人一个，pc 一台
[实验原理]
机器视觉引导系统是由相机，镜头、pc 机和机器人控制器以及机械臂这几 部分硬件组成，相机负责图像采集，PC 作为服务器向控制器发送一些命令以及 数据，而控制器作为客户端接受服务器发来的信息指导机械臂实现轨迹化运动并 返回一些结果数据到服务器，从而实现机器人与 pc 机的友好交互。 一、相机参数的调整
环节。
光圈是一个用来控制光线透过镜头，进入机身内感光面的光量的装置。为了
使图像变亮，光线充足，需要调大光圈。
二、单目视觉标定
张正友标定算法
1、基本问题描述：空间平面的三维点与相机平面二 M
X ,Y , Z,1T （齐次坐标，世界坐标系）
相机平面二维点：
~
m
白平衡是一个很抽象的概念，最通俗的理解就是让白色所成的像依然为白 色，如果白是白，那其他景物的影像就会接近人眼的色彩视觉习惯。白平衡是实 现摄像机图像能精确反映被摄物的色彩状况。许多人在使用摄像机拍摄的时候都 会遇到这样的问题：光在日灯的房间里拍摄的影像会显得发绿，在室内钨丝灯光 下拍摄出来的景物就会偏黄，而在日光阴影处拍摄到的照片则莫名其妙地偏蓝，
3、求取所筛选出来的圆中 x,y 方向所有像素的平均值，即为该圆的中心像素坐
标。
[实验步骤]
1．在软件的调试界熟练操作机器人 （1）打开控制器，锁定机械臂的所有臂 （2）控制机器人可以沿 x,y,z,u 方向移动或旋转 （3）把 x,y,z,u 方向的可以运动的范围值填入表格中 2、调节相机参数 对相机的曝光时间，白平衡，焦距和光圈进行调节并把调节好的参数记录在表格 中。 3、对机器人做单目视觉标定 （1）相机拍摄标定图片，标定图片是一张白纸上面随意点 6 个黑点 （2）用读图软件 XnView 读取图片中各个点的像素坐标，并记录在表内。 （3）控制机器人运动到这些电上，读取这些点的机器人坐标，并记录在表内 （4）将标定点的像素坐标和机器人坐标分别输入软件中，计算出像素坐标跟机 器人坐标之间的转换关系。 4、对目标物体的识别做图像处理 （1）对采集到的目标物体的图片做二值化处理，选择软件中二值化的合适阈值
u,
v,1T
（齐次坐标，相机坐标系）那么空间中的点是如
何映射到相机平面上去呢？我们用一个等式来表示两者之间关系：
（1） 注：A 为相机内参矩阵，R，t 分别为旋转和平移矩阵，s 为一个放缩因子标量。 我们把等式再简化下：
（2） 因为张正友算法选取的是平面标定，所以令 z=0,所以平移向量只有 r1,r2 即可。 H 就是我们常说的单应性矩阵，在这里描述的是空间中平面三维点和相机平面二 维点之间的关系。因为相机平面中点的坐标可以通过图像处理的方式（哈里斯角 点，再基于梯度搜索的方式精确控制点位置）获取，而空间平面中三维点可以通 过事先做好的棋盘获取。所以也就是说每张图片都可以计算出一个 H 矩阵。 2、内参限制 我们把 H 矩阵(3*3)写成 3 个列向量形式，那么我们把 H 矩阵又可写成：