当前位置:主页 > 科技论文 > 自动化论文 >

基于图像的无标定混合双目机械手视觉伺服

发布时间:2018-05-05 14:24

  本文选题:图像雅可比 + 混合双目 ; 参考:《重庆大学》2016年硕士论文


【摘要】:机器人视觉伺服是机器人研究领域的一个重要部分,其主要核心是对视觉系统的反馈信息进行处理,以此驱动机器人运动,完成机器人的定位、跟踪等控制任务。机器人是一个高度非线性的系统,并且视觉系统内部也存在非线性的映射关系。因此,机器人视觉伺服控制的一个的难点在于建立机器人和视觉系统之间的映射关系。本文以图像雅可比矩阵描述上述两者间的映射关系,采用了“眼固定”和“眼在手”相结合的布局方式,分别以点和角度为图像特征,组成图像雅可比矩阵。采用最小二乘法估计图像雅可比矩阵的初值,作为在线更新的基础,以卡尔曼滤波递推估计算法来进行图像雅可比矩阵的在线辨识更新,主要工作如下:(1)提出了基于图像的无标定混合双目机械手六自由度视觉伺服控制方法。对于机械手在任务空间中的位姿定位任务,采用基于图像的视觉伺服闭环控制方法,用卡尔曼滤波方法在线估计图像雅可比,通过图像雅可比提供的手眼映射关系,在图像平面设计期望的图像特征位置,通过图像特征偏差驱动、引导机械手在任务空间实现位姿定位的任务。设计了PID机械手视觉伺服控制器,并对控制器的稳定性条件进行了分析。(2)采用澳大利亚科学家Peter Corke开发的免费开源的机器人工具箱(9.9版本),结合机器视觉工具箱(3.3版本),在Matlab2014a环境下搭建了视觉伺服仿真平台。以“眼在手”和“眼固定”相结合的形式布局摄像头,并设计了基于图像的无标定机械手六自由度视觉伺服仿真对比试验。(3)利用参与搭建的由DENSO VS 6556GM六自由度工业机械手,RC7M控制器和大恒水星系列工业相机等设备组成的平台,以点和角度作为图像特征,用常值图像雅可比结合关节角限制,进行了实物试验。仿真试验结果表明,本文提出的基于图像的无标定混合双目机械手六自由度视觉伺服控制方法,能够有效、准确的完成机械手六自由度的位姿定位任务,验证了方法的可行性和有效性。同时,实物实验采用的方法也较好的实现了基于图像的无标定混合双目机械手视觉伺服位姿定位任务。
[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.
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP391.41;TP241

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 郭小勤,徐刚;机器人视觉伺服及路径规划的研究现状与发展趋势分析[J];机床与液压;2005年10期

2 武波;李惠光;徐鹏;;具有深度自适应估计的视觉伺服优化[J];控制理论与应用;2008年01期

3 刘丁;吴雄君;杨延西;辛菁;;基于改进变尺度混沌优化的自标定位置视觉伺服[J];自动化学报;2008年06期

4 廖万辉;李琳;陈祯;;基于嵌入式的智能视觉伺服系统的研发[J];机电产品开发与创新;2009年02期

5 谷雨;李平;韩波;;一种适用于局部特征的混合视觉伺服方法[J];控制与决策;2010年01期

6 欧阳格;王家序;徐超;邹凯;;无标定视觉伺服系统在灵巧手抓取目标时的应用[J];机械工程与自动化;2012年06期

7 郭峰,曹其新,赵言正,朱伟华;基于视觉伺服的倒立摆实验平台的研究[J];机械设计与研究;2003年04期

8 樊俊敏;;基于图像的双目视觉伺服机器人控制系统仿真[J];山西冶金;2006年04期

9 李国栋;周友行;王延伟;邓胜达;唐稳庄;;基于无标定视觉伺服机器人的运动物体跟踪[J];机械研究与应用;2007年01期

10 于殿勇;邓桦;葛连正;;基于速度补偿的视觉伺服视场控制[J];华中科技大学学报(自然科学版);2013年S1期

相关会议论文 前2条

1 邱新涛;罗熊;;机器人高速视觉伺服研究进展[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第一分册)[C];2009年

2 王朝立;;基于视觉伺服反馈的一类非完整平面移动机器人的镇定[A];第二十三届中国控制会议论文集(下册)[C];2004年

相关博士学位论文 前10条

1 窦易文;复杂环境下视觉伺服检测方法及在并联机器人中的应用研究[D];东华大学;2016年

2 李优新;机器人无标定视觉伺服系统的多种智能控制方法研究[D];华南理工大学;2009年

3 王婷婷;带有约束的机器人视觉伺服控制方法的研究[D];江南大学;2012年

4 李牧;机器人无标定视觉伺服关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

5 张春龙;自然环境下农业机器人作业目标信息获取与视觉伺服策略研究[D];中国农业大学;2014年

6 梁新武;机械手无标定动态视觉伺服研究[D];华中科技大学;2011年

7 毛尚勤;微操作系统的机器视觉与无标定视觉伺服研究[D];华中科技大学;2013年

8 高振东;网络环境中的机器人视觉伺服及融合控制[D];上海交通大学;2007年

9 金梅;基于深度无关立体视觉模型的机器人控制系统研究[D];燕山大学;2010年

10 王捷;基于视觉的卫星在轨自维护操作的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 俞强强;基于视觉伺服的核燃料棒组装机器人位姿精确识别研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 马腾飞;磁锚定腹腔内手术机器人的设计与视觉伺服实验研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 杨坤;微装配机器人的无标定视觉伺服研究[D];华中科技大学;2015年

4 王杰;基于视觉伺服的机器人控制研究[D];武汉工程大学;2015年

5 蒋云;机械手仿人智能无标定混合双目视觉伺服研究[D];重庆大学;2015年

6 刘浪;机械手五自由度无标定视觉伺服仿人智能控制[D];重庆大学;2015年

7 安旭文;基于单目视觉的目标识别与跟踪系统研究[D];华中科技大学;2014年

8 周德文;基于远心双目微视觉伺服的光纤精密对准控制研究[D];华南理工大学;2016年

9 蔡伟东;机械臂视觉伺服控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

10 李哲;基于视觉伺服的立体边界安防系统设计[D];哈尔滨工业大学;2016年



本文编号:1848032

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/1848032.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户854c3***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com