基于图像梯度向量映射的机械臂姿态估计方法

作者：丁宇航; 陈震^*

来源：中国舰船研究, 2023, 18(05): 251-259.

DOI：10.19693/j.issn.1673-3185.02929

• 焊接机器人
• 机械臂姿态估计
• 机器视觉
• 向量映射模型
• 方向梯度
• 深度神经网络

[目的]为了提高机械臂姿态估计精度和实时性，提出基于RGB图像梯度特征向量映射的机械臂姿态重建方法。[方法]首先，采用方向梯度直方图算法（HOG）计算系列机械臂图像纹理梯度特征，再通过训练深度神经网络（DNN）建立图像特征向量与机械臂关节角度向量之间的映射关系；然后，使用用于预训练的向量映射模型对机械臂运动帧图像进行快速姿态估计；最后，采用合成数据技术生成模型的训练和测试数据集。[结果]试验结果显示，目标机械臂3个关节的角度预测误差平均值为2.92°，单帧图像姿态估计耗时0.08 s。[结论]研究表明，所提方法具有较好的预测速度和精度，仅利用RGB图像信息可实现端到端的机械臂姿态估计。

• 单位
  海洋工程国家重点实验室; 上海交通大学