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RSS订阅原创 【五一创作】机械臂速成小指南（二十四）：逆运动学的雅可比方法
速度级的雅可比方法对于不同机械臂的逆解解算过程是一样的，而且不需要机械臂的逆解存在解析解，是一种通用的逆运动学求解方法。与位置级的逆运动学求解方法相比，该方法的缺点是计算量大(求雅可比矩阵)、速度慢，优点是通用性强。我们以一个两自由度机械臂为例，如下图所示我们首先使用几何法建立其运动学模型并且r、theta≠C对于上列方程两边分别对时间t求导,可得将上式整理成矩阵形式为:上式中，等号左边是机械臂的末端运动速度,等号右边是机械臂的关节速度与一个矩阵。
2023-05-02 17:23:02
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原创 机械臂速成小指南（二十三）：Paul方法求解机械臂运动学逆解（含matlab代码）
Paul方法也被称为Paul反变换法，是比较常用的机器人运动学逆解计算方法。该方法要建立机器人的运动学矩阵方程，如式1，等式右边矩阵已知，等式左边矩阵中的关节变量未知。首先用矩阵左乘式1矩阵方程，然后从等式两边矩阵元素中寻找并建立含有单关节变量的等式，解出该变量，再寻找并建立其他的单变量等式，如果没能解出所有的关节变量，则再在等式两侧左乘矩阵，然后再寻找并建立可求解的单变量等式，直到所有的变量都解出。
2023-04-05 16:07:25
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原创 机械臂速成小指南（二十二）：机械臂逆运动学的数值解方法
例如,可用迭代的方法最小化机器人末端执行器与目标点之间的距离,求出机器人的运动学逆解。数值解法的优点是计算简单，不需要做矩阵转换;缺点是迭代次数多,实时性差,不适合用于实时性要求高的场合，且机器人运动过程中的位形不可预测,不适合用于障碍空间中机械臂的运动解算。就是采用某种计算方法得到上的一组近似解，能在满足给定精度的情况下使上式成立。数值解法只能求出方程的特解,不能求出所有的解。机械臂速成小指南（二十二）：机械臂逆运动学的数值解方法。表示为机械臂末端的姿态，表示为机械臂末端的位置。机械臂逆运动学数值解。
2023-04-04 22:00:50
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原创 机器视觉（十二）：二维条码识别
一维条码的使用，必须依赖于后台的数据库，在没有数据库或不便联网的地方，一维条码的使用便受到了限制，发展信息密度高、容量大、更便于使用的二维条码技术成为必然趋势。
2023-01-22 13:07:18
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原创 机器视觉（十一）：一维条码识别
条形码技术是一种自动识别技术，集条码理论、光电技术、计算机技术、通信技术、条码印制技术于一体的综合性技术。条形码技术不但快速准确，而且可提供可靠性很高的数据，其误码率小于百万分之一，首读率可达98%，广泛应用于各种计算机管理领域，如图书管理、生产流程管理、商品流通管理等。
2023-01-08 16:44:20
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原创 机器视觉（十）：印刷体字符识别
模式识别是对图像或各种物理对象的分类与描述的技术，在机器视觉中具有广泛的应用，涉及到图形、图像和文字的识别，也涉及到有形物件的测量、分类与描述。②图像的预处理，包括倾斜校正和滤除干扰噪声等；⑦将被分类的模式赋予识别结果；⑧识别结果的编辑修改后处理。③图像版面的分析和理解；④图像的行切分和字切分；⑤单字图像特征选择和提取；⑥单字图像特征的模式分类；①扫描输入文本图像；
2023-01-07 18:58:42
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原创 机器视觉（九）：图像配准
等空间变换关系，图像配准就是将不同传感器所采集得到的同一场景的多光谱、多波段或同一传感器在不同时相、不同方位、不同条件下（气候、照度、摄像位置和角度等）获得同一场景的两幅或多幅图像进行匹配的过程。一幅图像中的两点间的距离经变换到另一幅图像中后仍然保持不变。待配准图像与原图像相比存在。机器视觉（九）：图像配准。
2023-01-07 11:56:58
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原创 机器视觉（八）：图像特征提取
区域和轮廓只包含对分割结果的原始描述，在实际应用中我们还需要从区域或轮廓中确定一个或多个特征量。这些确定的特征量被称为。灰度直方图特征、矩特征，其中矩特征包括均值、方差、峰度及熵特征等。边缘、轮廓、形状、纹理和区域等。傅立叶变换、离散余弦变换、小波变换等。机器视觉（八）：图像特征提取。机器视觉（七）：图像分割。确定特征的过程被称为。
2023-01-06 20:39:23
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原创 机器视觉（七）：图像分割
图像分割（image segmentation）是指把图像分割成各个具有特性的区域并提取出感兴趣目标的技术和过程。基于阈值的分割方法是一种应用十分广泛的图像分割技术，其实质是利用图像的灰度直方图信息获取用于分割的阈值，一个或几个阈值将图像的灰度级分为几个部分，认为属于同一部分的像素是同一个物体。
2023-01-06 20:15:49
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原创 机械臂速成小指南（二十一）：几何雅可比矩阵
通过前面的章节我们已经完成了对六自由度机械臂的运动学以及轨迹规划研究，但在过程中并没有考虑到力对机械臂的作用，也并没有考虑机械臂各关节以及末端执行器的运行速度，所以控制精度并不高。 在后续的几个章节中，我们开始研究机械臂的微分运动学及其静力学，并在最后，阐明建立在速度和力可操纵性椭球（manipulability ellipsoid）定义基础之上的运动静力学二元性的概念。 我们研究微分运动学的目的便是找到关节速度与末端执行器的角、线速度之间的映射关系，而几何雅可比矩阵（Geometr
2023-01-05 11:01:37
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原创 机器视觉（六）：频域图像增强
机器视觉（六）：频域图像增强🌏🧐🦄🪐频域法是在图像的频率变化域中对图像的变换值进行某种运算处理，然后再变回空间域中。同态滤波是一种在频域中同时将图像亮度范围进行压缩和将图像对比度进行增强的方法。
2022-12-24 17:54:15
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原创 机器视觉（五）：机器视觉与世界杯
视频助理裁判依靠遍布球场中的多个摄像机，多机位，多角度捕捉场上球员的每一个动作，是机器视觉的又一大应用，使世界杯更加公平。在这场比赛中，阿根廷队除了打进一粒点球外，有三粒进球因越位全部被判定无效。首次引入世界杯的半自动越位判罚技术（SAOT，AI-based semi-automated offside technology）在这一过程中“战功赫赫”。
2022-12-11 20:32:00
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原创 PLC学习笔记（三）：PLC结构（2）
PLC的输入、输出信号多种多样，可以是开关量、模拟量和数字量，信号的电平也有差别，但PLC能识别的只能是标准电平。编程器有简易型和智能型两类。简易型的编程器只能联机编程，且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符(语句表)后，才能输入。智能型的编程器又称图形编程器，它可以联机编程，也可脱机编程，具有PLC或CRT图形显示功能，可以直接输入梯形图和通过屏幕对话。或“机-机”之间的对话 PLC配有各种通信接口。PLC通过通信接口可以与监视器、打印机和其他的PLC或计算机相连。
2022-11-20 12:05:52
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原创 PLC学习笔记（二）：PLC结构（1）
PLC种类众多，但其组成结构和工作原理基本相同，主要由中央处理器CPU、储存器（ROM、RAM）和专门设计的输入/输出单元（I/O）电路、电源等组成。PLC内部框图如下图所示。CPU（Central Processing Unit）是具有运算和控制功能的大规模集成电路（Integrated Circuit，IC），在PLC中的地位等同于人类的大脑，由控制器、运算器、寄存器组成。CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入/输出接口电路相连接。存储器由具有记忆功能的半导体集成电路构成，用于存放系统程
2022-11-20 11:03:38
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原创 PLC学习笔记（一）：概述
如今，电气装置的控制愈发复杂，仅仅依靠低压电器构建逻辑控制电路显得捉襟见肘，而将逻辑控制电路软件化是在满足控制需求前提下降低成本、提高可靠性的重要途经。那么，我们是选择单片机还是PLC呢？若选择使用单片机，那就意味着我们需要了解单片机CPU数量众多的引脚以及外围电路，需要面对众多的头文件和函数，需要根据被控对象从“零”设计单片机，这无形中增加了设计周期和成本。
2022-11-19 22:32:48
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原创 机器视觉（四）：空域图像增强（1）
对原始获取图像进行一系列的运算处理，称为图像处理。图像处理是机器视觉技术的方法基础，包括图像增强、边缘提取、图像分割、形态学处理、图像投影、配准定位和图像特征提取等方法。，颜色定义为：色是“光作用于人眼引起除形象以外的视觉特性”。3.三原色（改善图像质量两类方法不考虑图像降质原因——图像增强技术针对图像降质原因——图像还原技术2.（1）空间域法: 在空间域中对图像的各个像素灰度值直接进行计算处理；（2）频率域法。
2022-11-11 11:57:18
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原创 机器视觉（三）：摄像机标定技术
机器视觉（三）：摄像机标定技术🌏🧐🦄🪐空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系是由摄像机成像的几何模型决定的，这些几何模型参数就是摄像机参数，为了得到这些参数而进行的实验与计算的过程称为摄像机标定。在标定过程中通常要利用数学方法对从数字图像中获得的数据进行处理。通过这些数学处理，可以得到摄像机的内部和外部参数。
2022-11-04 21:48:13
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原创 机器视觉（二）：机器视觉硬件技术
机器视觉的硬件中，光源为视觉系统提供足够的照度，镜头将被测场景中的目标成像到视觉传感器（CCD）的靶面上，将其转变为电信号，图像采集卡将电信号转变为数字图像信息，即把每一点的亮度转变为灰度级数据，并存储为一幅或多幅图像；计算机实现图像存储、处理，并给出测量结果和输出控制信号。
2022-10-22 13:17:57
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原创 机器视觉（一）：概述
机器视觉（machine vision）是由计算机或图像处理器以及相关设备来模拟人的视觉行为，完成得到人的视觉系统所得到的信息。简单说来，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。
2022-10-07 21:49:51
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原创 全国大学生智能汽车大赛（二）：电感采样、卡尔曼滤波、方向控制代码
【代码】全国大学生智能汽车大赛（二）：电感采样、卡尔曼滤波、方向控制代码。
2022-09-11 16:34:57
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原创 大津法（最大类间方差法OTSU）
大津法又叫最大类间方差法、最大类间阈值法（OTSU）。它的基本思想是，用一个阈值将图像中的数据分为两类，一类中图像的像素点的灰度均小于这个阈值，另一类中的图像的像素点的灰度均大于或者等于该阈值。如果这两个类中像素点的灰度的方差越大，说明获取到的阈值就是最佳的阈值（方差是灰度分布均匀性的一种度量,背景和前景之间的类间方差越大,说明构成图像的两部分的差别越大,当部分前景错分为背景或部分背景错分为前景都会导致两部分差别变小。因此,使类间方差最大的分割意味着错分概率最小。）。则利用该阈值可以将图像分...
2022-08-31 11:54:39
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原创 机械臂速成小指南（二十）：机械臂的位姿重复性实验
位姿准确度表示指令位姿和从同一方向接近该指令位姿时的实到位姿平均值之间的偏差。位置准确度:指令位姿的位置与实到位置集群中心之差姿态准确度:指令位姿的姿态与实 到姿 态平均值之差位姿重复性(RP)表示对同一指令位姿从同一方向重复响应n次后实到位姿的一致程度。以下式计算且以位置集群中心为球心的球半径RP之值围绕平均值a,b和c的角度散布±3S_a、±3S_b、±3S_c ，其中S_a、S_b、S_c为标准偏差。位置准确度和重复性如下图所示：姿态准确度和重复性。
2022-08-20 12:47:10
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原创 机械臂速成小指南（十九）：机械臂的电路板抓取实验
在设计好六自由度机械臂的控制程序（包含上位机及下位机）后，我们需要通过实验来验证机械臂的精度与可行性。本篇文章通过设计电路板抓取实验来验证机械臂作业的可行性。严格来说这个实验设计的没有什么科学依据，仅供参考。
2022-08-20 10:42:06
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原创 机械臂速成小指南（十八）：圆弧规划
上一篇文章中，我们介绍了直线规划，而圆弧规划也是机械臂实际作业中常用的一种笛卡尔空间轨迹规划方法。对于机械臂末端的姿态插补方法与直线规划中所述方法一致，因此，今天我们主要介绍圆弧规划中对于机械臂末端的位置插补。假设我们生成n 个轨迹点，并将圆弧的角度θ 分为n 份，第i 个轨迹点与起始点p_0 所形成弧线的角度为.........
2022-08-01 11:11:42
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原创 机械臂速成小指南（十七）：直线规划
三维空间过定点O，作三条互相垂直的数轴，它们都以O为原点且一般具有相同的长度单位。这三条轴分别叫做x轴(横轴）、y轴(纵轴)、z轴(竖轴)；统称坐标轴。通常把x轴和y轴配置在水平面上，而z轴则是铅垂线；它们的正方向要符合右手规则，即以右手握住z轴，当右手的四指从正向x轴以π/2角度转向正向y轴时，大拇指的指向就是z轴的正向，这样的三条坐标轴就组成了一个空间直角坐标系，点O叫做坐标原点。这样就构成了一个笛卡尔坐标。笛卡尔空间轨迹规划。每个路径点通常由工具坐标系相对于工作台坐标系的期望位姿来确定。.......
2022-07-31 10:20:10
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原创 机械臂速成小指南（十六）：带抛物线过渡的线性规划
在上一章文末我们提到了线性规划的缺点：在起始点与终止点处存在速度的突变。因此，为了保证机械臂在起始与终止时的作业稳定性、安全性与精准性，我们使用抛物线对关节运动曲线进行过渡，这种关节空间轨迹规划方法称为带抛物线过渡的线性规划，使得关节角速度能以平滑的方式进行改变。............
2022-07-29 16:38:42
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原创 机械臂速成小指南（十五）：线性规划
上一章节中我们讨论了多项式插值轨迹规划，本章，我们讨论一种更为简单的关节空间轨迹规划方法：线性规划。 顾名思义，线性规划中的“线性”，指的是机械臂的关节变量以恒定的速率变化，即关节的角速度恒定，如下图所示。...............
2022-07-29 07:58:20
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原创 机械臂速成小指南（十四）：多项式插值轨迹规划
多项式插值（polynomial interopolation）在工业中的应用十分常见，常用的几种多项式插值法有：直接法、拉格朗日插值法和牛顿插值法。多项式插值轨迹规划也是一种常用的关节空间轨迹规划方法。下面，我们将以机械臂作点对点运动为例，从理论分析、程序仿真及实际应用三个方面对多项式插值轨迹规划进行介绍。..................
2022-07-28 18:53:04
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原创 机械臂速成小指南（十三）：轨迹规划概述
通过前文的分析，我们已经解决了机械臂控制过程中的第一个问题，即：关节变量与末端执行器位姿之间的函数关系。下面，我们要对第二个问题进行讨论，即机械臂的轨迹规划问题（trajectory planning）。........................
2022-07-17 09:52:12
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原创 机械臂速成小指南（零点五）：机械臂相关资源
在学习六自由度机械臂的过程中，我收集了与之相关的各类资料、政府文件、源码、文献等等等等。同时，也编写了用于机械臂控制的仿真程序及实际应用于机械臂的程序。现在，我已经将他们全部打包好啦🎉🎉🎉🎉其中，资料的具体内容有该文件夹中包括ar2、ar3及ar4机械臂的尺寸参数、电机选型、电机驱动选型、3D模型（用于3D打印）上位机源码及下位机源码（内含HEX文件）。............
2022-07-17 09:31:56
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原创 机械臂速成小指南（十一）：坐标系的标准命名
为了规范描述机械臂与操作对象之间的位姿关系，我们需要给机械臂和工作空间专门命名和确定专门的“标准”坐标系。下图所示的五个坐标系就是本章需要进行命名的坐标系。这五个坐标系的命名以及随后在机械臂的编程和控制系统中的应用都以简单易懂的特点提供了一种通用性。所有机械臂的运动都将按照这些坐标系描述。.....................
2022-07-07 11:06:59
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原创 机械臂速成小指南（十二）：逆运动学分析
在指南（九）中我们已得出关节变量与末端执行器位姿的函数关系，即正运动学方程。但在实际应用中，我们往往需要通过给定的末端执行器位姿来解算相应的关节变量，以此来确定各关节旋转角度，进而控制机械臂完成在空间中的运动。一、机械臂的逆解个数........................
2022-07-07 10:20:28
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原创 机械臂速成小指南（十）：可达工作空间
在指南（九）中，我们已得到六自由度机械臂的正运动学方程，将关节变量代入该方程即可求得机械臂末端的位姿。现在我们已经知道了每个关节的可旋转的范围，那么，我们同时也可以得到机械臂末端所能到达的所有位置，我们将这个可能到达的位置的集合称为可达工作空间，而这也是机械臂的一个重要参数指标。指南中使用使用MATLAB中的Robotic Toolbox工具箱对机械臂进行运动学仿真，并使用易于实现且运行速度快的蒙特卡洛方法得到机械臂的可达工作空间。.....................
2022-07-06 17:25:15
17022
2
原创 机械臂速成小指南（九）：正运动学分析
在确定机械臂的DH参数后，使用齐次变换矩阵描述各坐标系之间的旋转、平移关系，并利用齐次变换矩阵构建机械臂的正运动学方程，以此对六自由度机械臂展开正运动学分析。
2022-07-05 09:49:42
13069
2
原创 机械臂速成小指南（八）：运动学建模（标准DH法）
在上一篇文章中我们已经分析了机械臂位姿的描述方法，那么下面就可以正式开始对它进行运动学分析了。 虽然组成机械臂的物件不多，但是它的几何参数还是比较复杂的，各个连杆的长度、关节安装的位置以及传动方式等等，都影响着机械臂末端的位姿变化与关节旋转角度（关节变量）之间的关系。因此，我们首先需要在机械臂的每个连杆上固连一个连杆坐标系，然后，通过描述这些连杆坐标系之间的关系来将末端位姿与关节变量扯上关系，这个关系就是我们想要得到的运动学方程，是以递归的形式得到的。 首先，我们需要一步.........
2022-07-02 11:35:41
24388
6
原创 机械臂速成小指南（七）：机械臂位姿的描述方法
我认为，机械臂的运动学分析就是为了解决两个问题：如何通过各关节的旋转角度（关节变量）得到机械臂末端执行器的位姿如何通过机械臂末端执行器的位姿得到各关节的旋转角度（关节变量）在运动学分析的过程中，我们仅研究机械臂的运动特性，而不考虑使机械臂产生运动时力的大小以及机械臂本身的物理性质。因此，我们将机械臂的各个部分视为刚体，并分析机械臂的位姿、转动过程、角速度、角加速度等较复杂的运动特征。 刚体（Rigid body）是指在运动中和受力作用后，形状和大小不变，而且内部各点.............
2022-07-01 09:50:07
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机械臂轨迹规划之带抛物线过渡的线性规划(关节空间)matlab仿真代码
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机械臂轨迹规划之线性规划matlab仿真程序
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机械臂轨迹规划之三次多项式插值规划matlab仿真程序
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机械臂轨迹规划之笛卡尔空间直线规划matlab仿真程序
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