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)器人視覺伺服是機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個重要部分,其主要核心是對視覺系統(tǒng)的反饋信息進(jìn)行處理,以此驅(qū)動機(jī)器人運(yùn)動,完成機(jī)器人的定位、跟蹤等控制任務(wù)。機(jī)器人是一個高度非線性的系統(tǒng),并且視覺系統(tǒng)內(nèi)部也存在非線性的映射關(guān)系。因此,機(jī)器人視覺伺服控制的一個的難點在于建立機(jī)器人和視覺系統(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算法來進(jìn)行圖像雅可比矩陣的在線辨識更新,主要工作如下:(1)提出了基于圖像的無標(biāo)定混合雙目機(jī)械手六自由度視覺伺服控制方法。對于機(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伺服閉環(huán)控制方法,用卡爾曼濾波方法在線估計圖像雅可比,通過圖像雅可比提供的手眼映射關(guān)系,在圖像平面設(shè)計期望的圖像特征位置,通過圖像特征偏差驅(qū)動、引導(dǎo)機(jī)械手在任務(wù)空間實現(xiàn)位姿定位的任務(wù)。設(shè)計了PID機(jī)械手視覺伺服控制器,并對控制器的穩(wěn)定性條件進(jìn)行了分析。(2)采用澳大利亞科學(xué)家Peter Corke開發(fā)的免費開源的機(jī)器人工具箱(9.9版本),結(jié)合機(jī)器視覺工具箱(3.3版本),在Matlab2014a環(huán)境下搭建了視覺伺服仿真平臺。以“眼在手”和“眼固定”相結(jié)合的形式布局?jǐn)z像頭,并設(shè)計了基于圖像的無標(biāo)定機(jī)械手六自由度視覺伺服仿真對比試驗。(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,以點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)行了實物試驗。仿真試驗結(jié)果表明,本文提出的基于圖像的無標(biāo)定混合雙目機(jī)械手六自由度視覺伺服控制方法,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),驗證了方法的可行性和有效性。同時,實物實驗采用的方法也較好的實現(xiàn)了基于圖像的無標(biāo)定混合雙目機(jī)械手視覺伺服位姿定位任務(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41;TP241

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本文編號：1848032