視覺伺服控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機器人領(lǐng)域,能夠使得機器人系統(tǒng)更加靈活和快速。視覺伺服控制方法使用圖像特征作為反饋信號并設(shè)計控制律,將計算得到的控制信號用來驅(qū)動機械臂的運動,通過使用視覺信息來引導(dǎo)機械臂到達期望的位姿。反饋控制的優(yōu)勢在于,它對系統(tǒng)中存在的各種誤差具有一定的魯棒性。很多傳統(tǒng)的視覺伺服控制方法沒有考慮系統(tǒng)中存在的約束問題,視覺伺服控制系統(tǒng)常常面臨目標可見性約束和執(zhí)行器飽和約束等問題,預(yù)測控制的顯著優(yōu)勢之一就是能夠顯式處理約束問題,因此,研究基于預(yù)測控制的約束視覺伺服控制方法具有重要意義,本文使用預(yù)測控制方法對基于圖像的約束視覺伺服控制進行了更深入的研究。本文研究的對象是單目eye-in-hand和eye-to-hand視覺系統(tǒng),首先建立了基于深度獨立雅可比矩陣的視覺伺服運動學預(yù)測模型,設(shè)計了帶有終端集約束的視覺伺服預(yù)測控制方法,能夠處理控制系統(tǒng)的輸入輸出約束,并通過在視覺伺服預(yù)測控制的約束優(yōu)化問題中加入終端集約束和終端代價函數(shù),分析了視覺伺服控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。現(xiàn)有的大部分基于預(yù)測控制的視覺伺服方法沒有考慮視覺伺服系統(tǒng)中存在的無標定問題,攝像機的標定是一個繁瑣且易于出錯的過程,... 

【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

–1攝像機透視投影成像

在視覺伺服控制系統(tǒng)中,根據(jù)攝像機安裝的位置,視覺伺服系統(tǒng)可以分為eye-in-hand視覺系統(tǒng)和eye-to-hand視覺系統(tǒng)。在eye-in-hand視覺系統(tǒng)中,攝像機安裝在機械臂末端執(zhí)行器上;在eye-to-hand視覺系統(tǒng)中,攝像機安裝在機械臂附近環(huán)境的固定位置。下面給出兩種視覺系統(tǒng)下的視覺伺服運動學模型。Eye-in-hand視覺系統(tǒng)的坐標系設(shè)置如圖2-2所示。表示機械臂末端執(zhí)行器坐標系相對于機械臂基坐標系的齊次變換矩陣。表示機械臂末端執(zhí)行器坐標系相對于攝像機坐標系的齊次變換矩陣。表示視覺特征點在機械臂基坐標系下的位置坐標。pEc∈?3×1表示視覺特征點在攝像機坐標系下的位置坐標。pEe∈?3×1表示視覺特征點在機械臂末端執(zhí)行器坐標系下的位置坐標。得到如下關(guān)系

把式(2-15)帶入式(2-14),得到視覺特征點的圖像位置變化率和機械臂關(guān)節(jié)速度之間的關(guān)系其中AE(yE,q(t))為eye-in-hand視覺系統(tǒng)下的深度獨立雅可比矩陣,表示為


本文編號：3278814