本文選題：圖像雅可比 + 混合雙目　； 參考：《重慶大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：機(jī)器人視覺(jué)伺服是機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個(gè)重要部分,其主要核心是對(duì)視覺(jué)系統(tǒng)的反饋信息進(jìn)行處理,以此驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng),完成機(jī)器人的定位、跟蹤等控制任務(wù)。機(jī)器人是一個(gè)高度非線性的系統(tǒng),并且視覺(jué)系統(tǒng)內(nèi)部也存在非線性的映射關(guān)系。因此,機(jī)器人視覺(jué)伺服控制的一個(gè)的難點(diǎn)在于建立機(jī)器人和視覺(jué)系統(tǒng)之間的映射關(guān)系。本文以圖像雅可比矩陣描述上述兩者間的映射關(guān)系,采用了“眼固定”和“眼在手”相結(jié)合的布局方式,分別以點(diǎn)和角度為圖像特征,組成圖像雅可比矩陣。采用最小二乘法估計(jì)圖像雅可比矩陣的初值,作為在線更新的基礎(chǔ),以卡爾曼濾波遞推估計(jì)算法來(lái)進(jìn)行圖像雅可比矩陣的在線辨識(shí)更新,主要工作如下:(1)提出了基于圖像的無(wú)標(biāo)定混合雙目機(jī)械手六自由度視覺(jué)伺服控制方法。對(duì)于機(jī)械手在任務(wù)空間中的位姿定位任務(wù),采用基于圖像的視覺(jué)伺服閉環(huán)控制方法,用卡爾曼濾波方法在線估計(jì)圖像雅可比,通過(guò)圖像雅可比提供的手眼映射關(guān)系,在圖像平面設(shè)計(jì)期望的圖像特征位置,通過(guò)圖像特征偏差驅(qū)動(dòng)、引導(dǎo)機(jī)械手在任務(wù)空間實(shí)現(xiàn)位姿定位的任務(wù)。設(shè)計(jì)了PID機(jī)械手視覺(jué)伺服控制器,并對(duì)控制器的穩(wěn)定性條件進(jìn)行了分析。(2)采用澳大利亞科學(xué)家Peter Corke開(kāi)發(fā)的免費(fèi)開(kāi)源的機(jī)器人工具箱(9.9版本),結(jié)合機(jī)器視覺(jué)工具箱(3.3版本),在Matlab2014a環(huán)境下搭建了視覺(jué)伺服仿真平臺(tái)。以“眼在手”和“眼固定”相結(jié)合的形式布局?jǐn)z像頭,并設(shè)計(jì)了基于圖像的無(wú)標(biāo)定機(jī)械手六自由度視覺(jué)伺服仿真對(duì)比試驗(yàn)。(3)利用參與搭建的由DENSO VS 6556GM六自由度工業(yè)機(jī)械手,RC7M控制器和大恒水星系列工業(yè)相機(jī)等設(shè)備組成的平臺(tái),以點(diǎn)和角度作為圖像特征,用常值圖像雅可比結(jié)合關(guān)節(jié)角限制,進(jìn)行了實(shí)物試驗(yàn)。仿真試驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的基于圖像的無(wú)標(biāo)定混合雙目機(jī)械手六自由度視覺(jué)伺服控制方法,能夠有效、準(zhǔn)確的完成機(jī)械手六自由度的位姿定位任務(wù),驗(yàn)證了方法的可行性和有效性。同時(shí),實(shí)物實(shí)驗(yàn)采用的方法也較好的實(shí)現(xiàn)了基于圖像的無(wú)標(biāo)定混合雙目機(jī)械手視覺(jué)伺服位姿定位任務(wù)。
[Abstract]:Robot vision servo is an important part of robot research field. Its main core is to process the feedback information of vision system, so as to drive the robot motion, complete the robot positioning, tracking and other control tasks. Robot is a highly nonlinear system, and the vision system also has nonlinear mapping relationship. Therefore, one of the difficulties of robot visual servo control is to establish the mapping relationship between robot and vision system. In this paper, the image Jacobian matrix is used to describe the mapping relationship between the above two. The image Jacobian matrix is composed of "fixed eye" and "eye in hand" layout. The points and angles are taken as the image features, respectively, to form the image Jacobian matrix. The least square method is used to estimate the initial value of image Jacobian matrix, and the Kalman filter recursive estimation algorithm is used to estimate the initial value of image Jacobian matrix. The main work is as follows: 1) an image based visual servo control method for uncalibrated hybrid binocular manipulator with six degrees of freedom is proposed. For the position and pose orientation task of manipulator in the task space, the image based visual servo closed-loop control method and Kalman filter method are used to estimate the image Jacobian online, and the hand-eye mapping relationship provided by the image Jacobian is used. The desired image feature position is designed in the image plane and driven by the image feature deviation to guide the manipulator to realize the position orientation task in the task space. The visual servo controller of PID manipulator is designed. The stability condition of the controller is analyzed. (2) A visual servo simulation platform under Matlab2014a environment is built by using the free and open source robot toolbox developed by Australian scientist Peter Corke and the machine vision toolbox with 3.3 version. In the form of a combination of "eye in hand" and "eye fixation", The visual servo simulation contrast test of uncalibrated manipulator based on image is designed. The platform is composed of DENSO vs 6556GM 6-DOF industrial manipulator RC7M controller and Daheng Mercury series industrial camera. Point and angle are taken as image features, and a real object experiment is carried out by using constant image Jacobian combined with joint angle restriction. The simulation results show that the six degree of freedom visual servo control method of uncalibrated hybrid binocular manipulator proposed in this paper can effectively and accurately complete the position and orientation task of the manipulator with six degrees of freedom. The feasibility and effectiveness of the method are verified. At the same time, the method used in the physical experiment also achieves the task of uncalibrated hybrid binocular manipulator visual servo position and pose location based on image.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41;TP241

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郭小勤,徐剛;機(jī)器人視覺(jué)伺服及路徑規(guī)劃的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)分析[J];機(jī)床與液壓;2005年10期

2 武波;李惠光;徐鵬;;具有深度自適應(yīng)估計(jì)的視覺(jué)伺服優(yōu)化[J];控制理論與應(yīng)用;2008年01期

3 劉丁;吳雄君;楊延西;辛菁;;基于改進(jìn)變尺度混沌優(yōu)化的自標(biāo)定位置視覺(jué)伺服[J];自動(dòng)化學(xué)報(bào);2008年06期

4 廖萬(wàn)輝;李琳;陳禎;;基于嵌入式的智能視覺(jué)伺服系統(tǒng)的研發(fā)[J];機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新;2009年02期

5 谷雨;李平;韓波;;一種適用于局部特征的混合視覺(jué)伺服方法[J];控制與決策;2010年01期

6 歐陽(yáng)格;王家序;徐超;鄒凱;;無(wú)標(biāo)定視覺(jué)伺服系統(tǒng)在靈巧手抓取目標(biāo)時(shí)的應(yīng)用[J];機(jī)械工程與自動(dòng)化;2012年06期

7 郭峰,曹其新,趙言正,朱偉華;基于視覺(jué)伺服的倒立擺實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與研究;2003年04期

8 樊俊敏;;基于圖像的雙目視覺(jué)伺服機(jī)器人控制系統(tǒng)仿真[J];山西冶金;2006年04期

9 李國(guó)棟;周友行;王延偉;鄧勝達(dá);唐穩(wěn)莊;;基于無(wú)標(biāo)定視覺(jué)伺服機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)物體跟蹤[J];機(jī)械研究與應(yīng)用;2007年01期

10 于殿勇;鄧樺;葛連正;;基于速度補(bǔ)償?shù)囊曈X(jué)伺服視場(chǎng)控制[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年S1期

相關(guān)會(huì)議論文 前2條

1 邱新濤;羅熊;;機(jī)器人高速視覺(jué)伺服研究進(jìn)展[A];2009年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（第一分冊(cè)）[C];2009年

2 王朝立;;基于視覺(jué)伺服反饋的一類(lèi)非完整平面移動(dòng)機(jī)器人的鎮(zhèn)定[A];第二十三屆中國(guó)控制會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 竇易文;復(fù)雜環(huán)境下視覺(jué)伺服檢測(cè)方法及在并聯(lián)機(jī)器人中的應(yīng)用研究[D];東華大學(xué);2016年

2 李優(yōu)新;機(jī)器人無(wú)標(biāo)定視覺(jué)伺服系統(tǒng)的多種智能控制方法研究[D];華南理工大學(xué);2009年

3 王婷婷;帶有約束的機(jī)器人視覺(jué)伺服控制方法的研究[D];江南大學(xué);2012年

4 李牧;機(jī)器人無(wú)標(biāo)定視覺(jué)伺服關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

5 張春龍;自然環(huán)境下農(nóng)業(yè)機(jī)器人作業(yè)目標(biāo)信息獲取與視覺(jué)伺服策略研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

6 梁新武;機(jī)械手無(wú)標(biāo)定動(dòng)態(tài)視覺(jué)伺服研究[D];華中科技大學(xué);2011年

7 毛尚勤;微操作系統(tǒng)的機(jī)器視覺(jué)與無(wú)標(biāo)定視覺(jué)伺服研究[D];華中科技大學(xué);2013年

8 高振東;網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的機(jī)器人視覺(jué)伺服及融合控制[D];上海交通大學(xué);2007年

9 金梅;基于深度無(wú)關(guān)立體視覺(jué)模型的機(jī)器人控制系統(tǒng)研究[D];燕山大學(xué);2010年

10 王捷;基于視覺(jué)的衛(wèi)星在軌自維護(hù)操作的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 俞強(qiáng)強(qiáng);基于視覺(jué)伺服的核燃料棒組裝機(jī)器人位姿精確識(shí)別研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 馬騰飛;磁錨定腹腔內(nèi)手術(shù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與視覺(jué)伺服實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

3 楊坤;微裝配機(jī)器人的無(wú)標(biāo)定視覺(jué)伺服研究[D];華中科技大學(xué);2015年

4 王杰;基于視覺(jué)伺服的機(jī)器人控制研究[D];武漢工程大學(xué);2015年

5 蔣云;機(jī)械手仿人智能無(wú)標(biāo)定混合雙目視覺(jué)伺服研究[D];重慶大學(xué);2015年

6 劉浪;機(jī)械手五自由度無(wú)標(biāo)定視覺(jué)伺服仿人智能控制[D];重慶大學(xué);2015年

7 安旭文;基于單目視覺(jué)的目標(biāo)識(shí)別與跟蹤系統(tǒng)研究[D];華中科技大學(xué);2014年

8 周德文;基于遠(yuǎn)心雙目微視覺(jué)伺服的光纖精密對(duì)準(zhǔn)控制研究[D];華南理工大學(xué);2016年

9 蔡偉東;機(jī)械臂視覺(jué)伺服控制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

10 李哲;基于視覺(jué)伺服的立體邊界安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：1848032