機(jī)械臂無(wú)標(biāo)定視覺(jué)跟蹤方法研究.pdf

1、視覺(jué)跟蹤是實(shí)施空間典型操作任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，無(wú)標(biāo)定技術(shù)不需要預(yù)先已知精確的攝像機(jī)的內(nèi)、外參數(shù)，而是通過(guò)調(diào)整視覺(jué)伺服系統(tǒng)參數(shù)使其獲得良好的控制性能。因而在面對(duì)不確定的工作環(huán)境和復(fù)雜的工作任務(wù)時(shí)具有更大的優(yōu)勢(shì)。本課題主要圍繞機(jī)械臂無(wú)標(biāo)定視覺(jué)跟蹤涉及的參數(shù)在線更新、圖像空間誤差和關(guān)節(jié)空間誤差的控制、目標(biāo)觀測(cè)器設(shè)計(jì)、軌跡跟蹤實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容進(jìn)行了研究。
　　本文首先對(duì)機(jī)械臂視覺(jué)伺服系統(tǒng)進(jìn)行了建模分析。通過(guò)MOTOMAN-SDA5F機(jī)器人的關(guān)節(jié)

2、構(gòu)型分析建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)模型；對(duì)機(jī)器人伺服系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了建模和分析；基于針孔攝像模型，求解了視覺(jué)伺服系統(tǒng)的投影矩陣，得到了基坐標(biāo)系下的特征點(diǎn)坐標(biāo)與圖像平面內(nèi)的特征點(diǎn)坐標(biāo)之間的映射關(guān)系。
　　其次，針對(duì)機(jī)械臂跟蹤已知軌跡時(shí)的跟蹤誤差控制問(wèn)題和攝像機(jī)參數(shù)不確定問(wèn)題，研究了一種參數(shù)自適應(yīng)無(wú)標(biāo)定伺服控制方法。利用圖像交互雅可比矩陣關(guān)聯(lián)圖像空間和關(guān)節(jié)空間的速度映射，通過(guò)分離深度信息建立深度獨(dú)立雅可比矩陣，使攝像機(jī)參數(shù)得以線性化；然后基于系統(tǒng)

3、模型誤差對(duì)視覺(jué)系統(tǒng)的未知參數(shù)進(jìn)行在線估計(jì)；根據(jù)自適應(yīng)更新律，設(shè)計(jì)了視覺(jué)伺服系統(tǒng)控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)已知軌跡的無(wú)標(biāo)定跟蹤。
　　然后，未解決具有非合作特性的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)估計(jì)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)衰減卡爾曼濾波觀測(cè)器。通過(guò)在卡爾曼濾波方法中添加衰減因子，利用衰減因子自適應(yīng)更新調(diào)節(jié)觀測(cè)數(shù)據(jù)的權(quán)值，并研究了一種計(jì)算衰減因子的新方法，用以加強(qiáng)新觀測(cè)信息在運(yùn)動(dòng)軌跡估計(jì)中的作用。在目標(biāo)觀測(cè)值可獲取時(shí)，能夠較為準(zhǔn)確地估計(jì)目標(biāo)的未知運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)目標(biāo)發(fā)生遮擋時(shí)