| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-8页 |
| 第一章 绪论 | 第14-33页 |
| 1.1 课题研究背景 | 第14-15页 |
| 1.2 水下焊接机器人研究发展现状 | 第15-20页 |
| 1.2.1 水下机器人 | 第16-18页 |
| 1.2.2 水下焊接机器人 | 第18-19页 |
| 1.2.3 核辐射环境水下机器人 | 第19-20页 |
| 1.3 视觉机器人关键技术研究及其焊接领域的应用 | 第20-26页 |
| 1.3.1 立体视觉技术 | 第20-22页 |
| 1.3.2 摄像机标定技术 | 第22-23页 |
| 1.3.3 机器人视觉伺服跟踪控制方法研究现状 | 第23-25页 |
| 1.3.4 机器视觉技术在焊接领域应用现状 | 第25-26页 |
| 1.4 水下焊接技术研究现状 | 第26-27页 |
| 1.4.1 湿法 | 第26-27页 |
| 1.4.2 干式法 | 第27页 |
| 1.4.3 局部干式法 | 第27页 |
| 1.5 基于视觉的水下焊接机器人系统研究存在的问题及难点 | 第27-29页 |
| 1.6 课题来源和研究意义 | 第29页 |
| 1.6.1 课题来源 | 第29页 |
| 1.6.2 研究意义 | 第29页 |
| 1.7 论文主要研究内容 | 第29-33页 |
| 1.7.1 水下焊接机器人系统设计及其基础理论研究 | 第30页 |
| 1.7.2 水下视觉子系统研制与标定技术研究 | 第30-31页 |
| 1.7.3 视觉系统实际摄像机坐标系校准技术研究 | 第31页 |
| 1.7.4 水下焊接机器人手眼协调焊缝跟踪控制技术研究 | 第31页 |
| 1.7.5 水下机器人控制系统及其性能测试 | 第31-33页 |
| 第二章 水下焊接机器人系统设计及其基础理论研究 | 第33-59页 |
| 2.1 引言 | 第33页 |
| 2.2 系统总体结构方案设计 | 第33-37页 |
| 2.2.1 系统工作环境及应用对象 | 第33-34页 |
| 2.2.2 系统性能要求 | 第34页 |
| 2.2.3 系统总体集成结构 | 第34-37页 |
| 2.3 遥控操作子系统设计 | 第37-38页 |
| 2.4 系统总体基础理论研究 | 第38-58页 |
| 2.4.1 摄像机模型 | 第39-45页 |
| 2.4.2 水下视觉焊接机器人系统数学模型 | 第45-46页 |
| 2.4.3 双目立体视觉三维重建模型 | 第46-48页 |
| 2.4.4 摄像机标定 | 第48-49页 |
| 2.4.5 手眼关系标定 | 第49-51页 |
| 2.4.6 图像处理技术 | 第51-53页 |
| 2.4.7 机器人运动学 | 第53-55页 |
| 2.4.8 机器人动力学模型 | 第55-56页 |
| 2.4.9 机器人跟踪控制方法 | 第56-58页 |
| 2.5 本章小结 | 第58-59页 |
| 第三章 水下视觉子系统研制与标定技术研究 | 第59-95页 |
| 3.1 引言 | 第59页 |
| 3.2 水下视觉子系统实验平台硬件设计 | 第59-63页 |
| 3.2.1 水下视觉子系统实验平台组成结构 | 第59-60页 |
| 3.2.2 硬件选型 | 第60-63页 |
| 3.3 水下双目立体视觉子系统平台结构设计 | 第63-69页 |
| 3.3.1 摄像机数目配置 | 第64页 |
| 3.3.2 水下双目视觉结构布局 | 第64-65页 |
| 3.3.3 视觉子系统防水密封结构设计 | 第65页 |
| 3.3.4 视觉子系统机械结构设计 | 第65-69页 |
| 3.4 水下视觉子系统技术研究 | 第69-83页 |
| 3.4.1 水下摄像机非线性几何模型 | 第69-71页 |
| 3.4.2 水下空间摄像机标定技术研究 | 第71-78页 |
| 3.4.3 水下双目立体视觉标定 | 第78-80页 |
| 3.4.4 水下图像三维重建技术研究 | 第80-83页 |
| 3.5 水下视觉子系统试验研究 | 第83-94页 |
| 3.5.1 试验设备与材料 | 第83-84页 |
| 3.5.2 试验内容 | 第84-94页 |
| 3.6 本章小结 | 第94-95页 |
| 第四章 视觉系统摄像机坐标系校准技术研究 | 第95-119页 |
| 4.1 引言 | 第95页 |
| 4.2 摄像机坐标系偏转存在分析 | 第95-100页 |
| 4.2.1 理论分析 | 第95-97页 |
| 4.2.2 实验分析 | 第97-100页 |
| 4.3 坐标系校准模型 | 第100-105页 |
| 4.3.1 平面坐标系变换模型 | 第100-102页 |
| 4.3.2 三维坐标系变换模型 | 第102-105页 |
| 4.4 摄像机坐标系偏转校准方法 | 第105-110页 |
| 4.4.1 偏转角与平移量理论计算 | 第106-108页 |
| 4.4.2 齐次矩阵参数求解实验 | 第108-110页 |
| 4.5 实验及结果分析 | 第110-118页 |
| 4.5.1 实验测试 | 第110-117页 |
| 4.5.2 结果分析 | 第117-118页 |
| 4.6 本章小结 | 第118-119页 |
| 第五章 水下焊接机器人手眼协调跟踪控制技术研究 | 第119-170页 |
| 5.1 引言 | 第119页 |
| 5.2 问题分析及视觉伺服控制结构选择 | 第119-120页 |
| 5.3 基于单固定点的水下手眼同时标定技术研究 | 第120-127页 |
| 5.3.1 水下手眼标定过程方法 | 第121-124页 |
| 5.3.2 手眼标定试验 | 第124-127页 |
| 5.4 基于旋量理论的机器人逆运动学求解方法 | 第127-139页 |
| 5.4.1 旋量理论的多自由度机器人运动学模型 | 第127-131页 |
| 5.4.2 六自由度机器人逆解实例 | 第131-139页 |
| 5.5 水下焊接机器人视觉跟踪轨迹规划方法 | 第139-144页 |
| 5.5.1 跟踪焊缝B样条轨迹规划 | 第139-143页 |
| 5.5.2 仿真计算 | 第143-144页 |
| 5.6 水下焊接机器人视觉伺服自抗扰滑模控制方法 | 第144-157页 |
| 5.6.1 基于模型补偿的自抗扰控制方法 | 第144-152页 |
| 5.6.2 自抗扰滑模跟踪控制方法 | 第152-157页 |
| 5.7 水下焊接工艺与水下焊缝成形关系预测模型研究 | 第157-169页 |
| 5.7.1 水下焊接子系统试验平台 | 第157-158页 |
| 5.7.2 排水罩设计 | 第158-159页 |
| 5.7.3 水下焊接工艺对焊缝成形影响规律实验及分析 | 第159-162页 |
| 5.7.4 基于SVRM的水下焊缝成形预测模型 | 第162-169页 |
| 5.8 本章小结 | 第169-170页 |
| 第六章 水下焊接机器人控制系统及其性能测试 | 第170-184页 |
| 6.1 引言 | 第170页 |
| 6.2 系统总体硬件结构 | 第170-172页 |
| 6.3 数据通讯模块设计 | 第172-174页 |
| 6.4 系统软件设计 | 第174-177页 |
| 6.4.1 系统总体架构 | 第174-175页 |
| 6.4.2 系统软件结构设计 | 第175页 |
| 6.4.3 人机交互界面设计 | 第175-177页 |
| 6.5 系统总体水下空间焊接试验与结果分析 | 第177-183页 |
| 6.5.1 焊炬坐标系标定实验 | 第177-179页 |
| 6.5.2 水下焊接跟踪控制性能实验 | 第179-183页 |
| 6.6 本章小结 | 第183-184页 |
| 结论与展望 | 第184-188页 |
| 1 主要工作及结论 | 第184-186页 |
| 2 创新点 | 第186-187页 |
| 3 展望与建议 | 第187-188页 |
| 参考文献 | 第188-200页 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 | 第200-202页 |
| 致谢 | 第202-203页 |
| 附件 | 第203页 |
