基于圖像雅可比矩陣的無標(biāo)定工業(yè)機器人視覺伺服.pdf

1、機器人視覺伺服控制是實時圖像處理、機器人運動學(xué)、控制理論、計算機技術(shù)以及實時計算等領(lǐng)域的融合,是計算機視覺研究前沿的一個重要分支。本文在總結(jié)現(xiàn)有無標(biāo)定機器人視覺伺服研究的基礎(chǔ)上,建立了固定目標(biāo)的視覺定位與運動目標(biāo)視覺跟蹤任務(wù)的實驗平臺—MOTOMAN-SV3XL型工業(yè)機器人視覺伺服系統(tǒng)。根據(jù)無標(biāo)定視覺伺服任務(wù)的要求,分別設(shè)計了基于Kalman濾波和Sage-Husa自適應(yīng)濾波的圖像雅可比矩陣在線估計算法,并在此基礎(chǔ)上提出一套完整的無標(biāo)定

2、視覺伺服控制策略,實現(xiàn)對未知二維平面固定目標(biāo)的定位和運動目標(biāo)的動態(tài)跟蹤。具體工作包括以下幾個方面:1.從圖像雅可比矩陣的定義和表達(dá)式出發(fā),討論了其性質(zhì)及其在構(gòu)建機器人圖像反饋控制中的作用。由于圖像雅可比矩陣是一個時變模型,因此在應(yīng)用于無標(biāo)定的機器人視覺伺服任務(wù)中時,必須謀求一種有效的在線估計策略。本文將圖像雅可比矩陣的在線估計轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)的狀態(tài)觀測問題,并設(shè)計了相應(yīng)的Kalman濾波估計算法和Sage-Husa自適應(yīng)濾波算法。2.研究無標(biāo)

3、定情況下機器人完成二維平面固定目標(biāo)定位和運動目標(biāo)跟蹤的問題。在視覺反饋中針對定位與跟蹤分別使用比例反饋與比例積分反饋控制。圖像雅可比矩陣的在線辨識分別通過Kalman濾波和Sage-Husa自適應(yīng)濾波實現(xiàn),并使用機器人已完成的跟蹤運動在線估計每一位置的雅可比矩陣值,避免了傳統(tǒng)估計方法引入冗余試探運動對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。3.構(gòu)建了機器人視覺伺服硬件系統(tǒng),并采用VC++編制其控制軟件,對本文所設(shè)計的無標(biāo)定機器人視覺伺服控制進(jìn)行了大量的實驗