基于圖像雅可比矩陣的無(wú)標(biāo)定工業(yè)機(jī)器人視覺(jué)伺服.pdf

1、機(jī)器人視覺(jué)伺服控制是實(shí)時(shí)圖像處理、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、控制理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及實(shí)時(shí)計(jì)算等領(lǐng)域的融合,是計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究前沿的一個(gè)重要分支。本文在總結(jié)現(xiàn)有無(wú)標(biāo)定機(jī)器人視覺(jué)伺服研究的基礎(chǔ)上,建立了固定目標(biāo)的視覺(jué)定位與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)視覺(jué)跟蹤任務(wù)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)—MOTOMAN-SV3XL型工業(yè)機(jī)器人視覺(jué)伺服系統(tǒng)。根據(jù)無(wú)標(biāo)定視覺(jué)伺服任務(wù)的要求,分別設(shè)計(jì)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(jì)算法,并在此基礎(chǔ)上提出一套完整的無(wú)標(biāo)定

2、視覺(jué)伺服控制策略,實(shí)現(xiàn)對(duì)未知二維平面固定目標(biāo)的定位和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)跟蹤。具體工作包括以下幾個(gè)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(jī)器人圖像反饋控制中的作用。由于圖像雅可比矩陣是一個(gè)時(shí)變模型,因此在應(yīng)用于無(wú)標(biāo)定的機(jī)器人視覺(jué)伺服任務(wù)中時(shí),必須謀求一種有效的在線估計(jì)策略。本文將圖像雅可比矩陣的在線估計(jì)轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)的狀態(tài)觀測(cè)問(wèn)題,并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的Kalman濾波估計(jì)算法和Sage-Husa自適應(yīng)濾波算法。2.研究無(wú)標(biāo)

3、定情況下機(jī)器人完成二維平面固定目標(biāo)定位和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤的問(wèn)題。在視覺(jué)反饋中針對(duì)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(shí)分別通過(guò)Kalman濾波和Sage-Husa自適應(yīng)濾波實(shí)現(xiàn),并使用機(jī)器人已完成的跟蹤運(yùn)動(dòng)在線估計(jì)每一位置的雅可比矩陣值,避免了傳統(tǒng)估計(jì)方法引入冗余試探運(yùn)動(dòng)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。3.構(gòu)建了機(jī)器人視覺(jué)伺服硬件系統(tǒng),并采用VC++編制其控制軟件,對(duì)本文所設(shè)計(jì)的無(wú)標(biāo)定機(jī)器人視覺(jué)伺服控制進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)