基于视觉与触觉传感的机器人表面裂纹探测与表征探索

本文提出一种基于光纤视觉与触觉分析的裂纹定位与检测新算法。采用基于光纤的手指形传感器进行数据采集，以收集分析与实验所需数据。为检测裂纹可能位置，使用相机在运行目标检测算法时扫描环境。一旦检测到裂纹，由裂纹的骨架化版本构建全连接图。随后采用最小生成树计算探索裂纹的最短路径，并用于开发机械臂的运动规划器。运动规划器将裂纹划分为多个节点，逐一探索。接着，机械臂开始探索并执行触觉数据分类，以确认该位置确实存在裂纹还是仅为视觉算法的假阳性。若检测到裂纹，还计算其长度、宽度、走向与分支数。重复此过程直至裂纹所有节点探索完毕。为验证完整算法，进行了多项实验：通过全扫描与运动规划算法的裂纹探索对比、基于频率特征的实现用于裂纹分类，以及结合视觉与触觉数据的几何分析。实验结果表明，所提算法能够检测裂纹，并借助运动规划算法以最小代价改善视觉所得结果，正确分类裂纹及其几何特征。