視覺伺服系統(tǒng)約束優(yōu)化控制及實驗研究.pdf

1、由于機器人對外界環(huán)境的感知能力相當有限，需要添加各種外部傳感器來提高機器人的智能水平和自主能力。在諸多傳感器中，視覺傳感器由于具有信息量大，適用范圍廣等特點而成為機器人最重要的傳感器之一。視覺系統(tǒng)與機器人系統(tǒng)結合的應用與研究也一直是智能機器人研究領域中的一個熱點。
　　本文對視覺伺服理論和方法進行了研究，研究目的是對二維平面內目標物體的快速抓取，其中涉及到的研究內容有目標特征信息的檢測與提取、攝像機的標定、視覺伺服控制器的設計以及

2、約束視覺伺服系統(tǒng)的優(yōu)化控制。本文的主要工作和成果如下:
　　1.在復雜環(huán)境中，利用攝像頭采集的原始RGB模型進行顏色分割會因為光照原因而不穩(wěn)定，不適合用于視覺伺服系統(tǒng)中。本文提出運用HSI模型進行閾值分割，并運用FFT濾波算法消除噪聲，保留有效的目標特征信息。實驗結果表明在復雜環(huán)境下可有效提取目標特征。
　　2.基于圖像雅可比矩陣的機器人視覺伺服控制算法，每次采樣后都要對雅可比矩陣進行求逆，運算復雜，容易產生奇異現(xiàn)象。本文考

3、慮機器人視覺伺服系統(tǒng)的特點，在視覺伺服系統(tǒng)的數(shù)學模型的基礎上，引入控制Lyapunov函數(shù)概念，設計視覺伺服系統(tǒng)非線性狀態(tài)反饋控制器。該視覺伺服控制器不需要精確標定攝像機的參數(shù)和圖像雅可比矩陣的偽逆值，因此設計簡單方便。最后，通過仿真實例驗證結果的有效性。
　　3.實際機器人視覺伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機構和作業(yè)空間總是受到一定的限制，即視覺伺服控制在本質是一個受限（或約束）控制問題。為滿足視覺伺服系統(tǒng)的約束條件，本文提出運用Fibonac