相比于在加工生产方面的研究,机器人绘画方面的研究比较少,开发绘画功能是研究机器人很好的载体,机器人绘画在工业喷标和科普教育等领域有着广阔的应用空间。机器人绘画首先需要提取图像轮廓,提取轮廓采用的边缘检测技术是图像处理、模式识别的重要组成部分,是其他图像操作的基础,在工业、农业、医学等领域得到了广泛应用。与机器人雕刻、焊接、涂胶等工业场景所需要研究的内容类似,同样也可以对绘画机器人进行轨迹规划研究,这可以使机器人运动连续、平滑、减少冲击,提高机器人运行的稳定性和精度。对绘画顺序进行规划,可以缩短机器人运动的路径长度,进而缩短运行时间。本文以机器人绘画为切入点,通过将图像边缘检测等图像处理技术与机器人的绘画顺序规划、轨迹规划相结合,具有重要的研究价值。本文主要研究内容如下:对经典Canny算子进行了改进,采用基于最小描述长度原则对Canny算子中的高斯滤波进行自适应改进,确保边缘识别的准确性;采用Sobel算子进行图像梯度计算;采用大津法自适应确定图像阈值。为了在绘制图像的过程中凸显主要轮廓,删除了面积较小的区域。本文提出了避免同一段轮廓绘制两次的边缘细化算法,得到了单像素宽的边缘。提出了对断裂的轮廓进行了连接处理的新方法,以减少机器人绘画时的抬笔次数。为避免轮廓跟踪错误而导致图像绘制不全,提出了去除图像中存在的毛刺点的方法。采用Robotstudio仿真软件和ABBIRB1200型机器人对处理之后的轮廓图像进行绘画仿真和实验。结果表明,所提方法有效滤除了噪声和无关的细节;实现了边缘细化目标,提高了各段轮廓绘制的完整性;减少了机器人抬笔的次数,提高了绘画效率。为进一步提高绘画机器人的工作效率,采用蚁群算法对轮廓的绘制顺序进行了优化。采用Matlab进行绘画顺序仿真,采用Robotstudio对优化前后的绘画顺序进行仿真,并在实际机器人中进行绘画验证。结果表明,大幅度缩短了机器人空行程的距离,提高了绘画效率。基于五次非均匀B样条的关节运动曲线插值,采用遗传算法获得满足各个关节运动学约束下的最短运行时间,关节位置曲线光滑,并且速度、加速度、加加速度曲线光滑,缩短了关节运行时间,减小了关节冲击。