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本文詳細(xì)描述了基于雙目立體視覺的排爆機器人的多功能機械手自動定位系統(tǒng)的設(shè)計。  
該系統(tǒng)首先由雙目立體視覺技術(shù)計算出目標(biāo)物在視覺坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，  并將該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到機器人坐標(biāo)系，  然后根據(jù)該坐標(biāo)控制機械手實現(xiàn)自動定位。本文對該機器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和雙目立體視覺子系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的描述。最后進(jìn)行了實際的抓取實驗，取得了良好的實驗效果。  
1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  
該排爆機器人的主要功能部件為一輛能被遠(yuǎn)程操控的運動小車和一個多關(guān)節(jié)多功能機械手。該機器人的裝配示意圖見圖1所示。  
圖1  系統(tǒng)裝配示意圖
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在排爆機器人執(zhí)行任務(wù)的過程中，該小車將會被遙控到危險物所在的環(huán)境中，使危險目標(biāo)物處于機械手的工作空間中，機械手便可以開始工作，完成抓取目標(biāo)的任務(wù)。該機械手的設(shè)計仿照人類手臂的構(gòu)造，總共有六個自由度，包括腰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，肩轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，肘轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，腕轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，手爪旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與手爪開閉關(guān)節(jié)。這種多自由度的設(shè)計使得機械手具有較大的靈活度，以適應(yīng)復(fù)雜的工作環(huán)境的要求。  
兩個攝像頭被安裝在機械手小臂上，用來充當(dāng)雙目立體視覺系統(tǒng)的雙目。為實現(xiàn)機械手目標(biāo)自動定位的功能，除了在現(xiàn)場工作的該機器人本體之外，還需要一臺不在現(xiàn)場的后臺計算機進(jìn)行支持。兩攝像頭將攝取的目標(biāo)物的圖像傳遞到后臺計算機，后臺計算機上的立體視覺子系統(tǒng)通過該兩幅二維圖像，計算出目標(biāo)物在攝像頭坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，將其轉(zhuǎn)換為在機器人坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，并將其傳給機器人本體上的嵌入式計算機，并由該嵌入式計算機完成手臂的運動控制，控制手臂運動到目標(biāo)物位置，從而實現(xiàn)自動目標(biāo)定位的功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。    
圖2  系統(tǒng)裝配示意圖
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2、雙目立體視覺子系統(tǒng)  
雙目立體視覺是指用兩臺性能相當(dāng)、位置固定的CCD攝像機，  獲取同一景物的兩幅圖像，通過兩個攝像頭所獲取的二維圖像，來計算出景物的三維信息。在原理上比較類似人類的雙目視覺。組建一個完整的雙目立體視覺系統(tǒng)一般需要經(jīng)過攝像機標(biāo)定，圖像匹配，深度計算等步驟。  
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