无标定机械臂视觉伺服控制的实验设计

机器人视觉伺服系统是机器人领域一重要的研究方向,它的研究对于开发手眼协调的机器人在工业、生产、航空航天等方面的应用有着极其重要的意义.研究视觉伺服控制的无标定模型这一问题,首先介绍了无标定的视觉伺服控制原理.然后设计了无标定的视觉伺服控制实验,给出了实验算法,最后给出了实验结果,实验结果表明无标定的视觉伺服控制的有效性.     

基于预估补偿的手眼伺服空间机器人控制方法的研究

针对手眼伺服空间机器人系统自主控制中，由于视觉反馈和控制算法的运算时间造成的大时滞现象对系统控制影响，提出了基于Smith预估补偿的优化机器人视觉伺服的控制方法。利用手眼反馈和关节返回的信息来估计实际情况下当前机械臂末端与目标的相对位姿，进行机器人的控制。同时根据空间机器人的具体情况，提出了固定视觉反馈时滞的方法，对系统进行了简化。该方法可消除系统的大时滞对系统控制的影响，提高了系统控制的实时性、稳定性和精度。模拟试验仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于预估补偿的手眼伺服空间机器人控制方法的研究

针对手眼伺服空间机器人系统自主控制中，由于视觉反馈和控制算法的运算时间造成的大时滞现象对系统控制影响，提出了基于Smith预估补偿的优化机器人视觉伺服的控制方法。利用手眼反馈和关节返回的信息来估计实际情况下当前机械臂末端与目标的相对位姿，进行机器人的控制。同时根据空间机器人的具体情况，提出了固定视觉反馈时滞的方法，对系统进行了简化。该方法可消除系统的大时滞对系统控制的影响，提高了系统控制的实时性、稳定性和精度。模拟试验仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于OpenGL的模拟双目建模平台研究与仿真

针对空间机器人视觉伺服地面验证实验过程中相机无法获取真实图像问题,本文研究了相机成像的数学模型,搭建了基于Open GL的模拟双目建模平台。该平台能够提高视觉算法的研究效率,并能排除实验条件下各种未知的不确定性因素。利用模拟棋盘图像进行相机标定并与预先设定相机的内外参数矩阵对比,验证了该平台的正确性。     

基于异构双目视觉的全自主足球机器人导航

通过理论分析和实验，论述了全自主足球机器人异构双目视觉协调导航的合理性和有效性，给出了测量目标相对坐标的模型，分析了基于双目协调的足球机器人导航数据融合方法，提出了双目协调导航模型及基于行为的目标实现策略．在所开发的小型全自主足球机器人上的仿真和实验结果，证明了双目协调的有效性和实用性．     

面向配电系统的带电抢修作业机器人

面向电力行业应急救援和安全抢修作业装备发展的需求,设计了一种配电系统带电抢修作业机器人,并对其机械结构与控制系统进行了介绍。提出一种基于液压伺服驱动的6自由度机械臂的系统解决方案,通过运动学、动力学和有限元分析优化了部件结构和动力学性能,使其有效负载能力达到最大。针对作业过程中机器人本体与导线发生碰撞等引起的震荡问题,使用非对称控制方法,建立了机械臂的柔顺控制模型,降低了震荡的影响。将整体单目视觉的静态测量与双目手眼视觉系统的动态测量相结合,设计了复杂环境下目标点的高精度动态定位系统,实现了机械臂的局部自主路径规划与运动控制。通过实验验证了所开发的带电抢修作业机器人在10 kV以下配电线路应用的有效性和可行性。     

基于视觉伺服的Baxter机器人手臂跟随系统研究

文中介绍了Baxter机器人控制方式和一种基于势函数的视觉伺服控制机器人手臂跟随运动的方法,为服务机器人和协作机器人的发展提供了技术支撑。首先通过基于OpenCV的颜色检测方法从摄像机获取跟随物体的相对方位信息,然后通过ROS系统对机械臂进行运动控制,最后利用视觉与机器人配合完成机器人手臂跟随系统设计。通过对跟随轨迹精度分析表明,眼内视觉传感器的布置可以提供相对较高的精度,避免视觉碰撞,从而实现准确的跟随运动。利用实验验证了该方法的有效性。     

自由漂浮空间机器人视觉伺服系统研究

为了将动力学模块引入传统的视觉伺服控制算法,使其更加符合真实模型。本文以自由漂浮空间机器人视觉伺服为目标,分析了其系统组成与工作原理。采用广义雅克比的方法完成其速度级的运动学建模,并在6D空间下分析其动力学模型。机械臂采用PD与前馈控制完成笛卡尔空间点到点连续路径规划。借助双目手眼相机完成非合作目标位姿的提取,进而完成视觉伺服系统的搭建。本文算法可将机械臂控制算法引入到空间机器人视觉伺服系统,使得机器人控制更加方便,具有结构简单成本低等优点。通过搭建Sim Mechanics仿真模型,实现了对期望轨迹的跟踪,验证了视觉伺服算法的正确性。     

一种基于视觉绕焊炬末端旋转跟踪焊缝机构的伺服控制方法

焊缝跟踪控制包括机器人控制和视觉伺服装置控制两个部分,为了实现工业焊接机器人的智能化和升级改造,提出了一种视觉装置分离于机器人的焊缝跟踪控制方法。描述了视觉装置的位姿,分析了焊接坐标系、焊炬坐标系和视觉坐标系之间的关系;研究了视觉随动装置的转动问题,提出了视觉随动装置绕焊炬转动的模型;运用模糊免疫学思想设计了控制方法,进行了有效的仿真和实验分析,证明了该方法跟踪焊缝具有良好的快速性和稳定性,满足焊缝跟踪要求。     

基于Kinect的仿人机器人抓取目标定位

目标定位是仿人机器人实现抓取操作的前提。针对机器人单目视觉容易丢失深度信息,双目视觉难以对缺乏纹理特征的物体获得有效深度信息的问题,提供一种基于Kinect的仿人机器人抓取目标定位系统。首先建立Kinect和机器人坐标系,构建布尔沙坐标转换模型;然后利用线性总体最小二乘(LTLS)算法求解该模型;最后依据Kinect获取的抓取点坐标信息,通过坐标转换将其转换到机器人坐标系:从而实现机器人对目标物体的定位。在仿人机器人NAO平台上对该系统进行实验验证,其结果表明:利用该方法,机器人在一定空间范围内能够可靠的定位目标物体,并且较其单目视觉定位更准确;根据所提供的目标定位系统,NAO机器人实现了对不同物体的抓取操作。     

基于极线几何的机器人视觉伺服控制系统分析

为了更好地解决机器人视觉伺服控制系统中运行误差的问题,引入了一种基于图像的交互式几何建模方法。该方法利用自动方式标定模型的平行线、特征点,得到摄像机参数,进而计算出模型的几何信息,然后从图像中提取要素,提出一种最优控制运行方式,并且以此为基础提出了视觉伺服控制器的设计。仿真与试验结果表明,这种控制方法能够使图像上特征向量的误差收敛到零,机器人能够到达期望的位姿上。     

一种基于图象的无标定视觉伺服方法的研究

采用基于图象的视觉伺服方法，绕过了3D空间的重建，直接利用图象特征来控制机器人的运动、给出了一种基于图象的无标定的视觉伺服控制方法，通过动态估算图象雅可比矩阵来代替实际的雅可比矩阵，消除了工业应用中标定的繁琐和由此引起的误差，特别避免了基于位置控制方法成像过程的非线性和图象匹配等带来的视觉重建困难。     

末端执行器压脚气动伺服控制系统设计

针对机器人自动制孔系统中末端执行器压脚作用到工件表面时产生冲击问题,提出压脚机构位置缓冲控制方法.在建立压脚机构气动非线性模型基础上,通过摩擦力模型补偿,设计一种滑模控制器,以压脚与工件之间的相对位置作为控制输入,压脚相对于执行器的位移作为控制反馈,构成压脚机构位置全闭环控制系统,实现压脚机构快速定位到工件表面,同时减小对工件表面的冲击.实验结果表明,压脚机构经过位置缓冲控制后,对工件表面冲击力减小到无缓冲控制时的2.5%.     

模糊-PID复合控制在旋转伺服系统中的应用

在对旋转伺服系统的非线性和不确定性等特点分析基础之上,保留了PID控制静态稳定性能,结合模糊控制动态性能好的特点,提出了模糊、PID复合控制系统,即在误差大的时候,采用模糊控制,误差小的时候采用PID控制.实验曲线表明,该控制算法可以获得满意的控制效果.     

吊装用起重机自动定位视觉伺服控制

传统起重机自动定位方法精度低,稳定性差,不能形成真正的闭环控制,现有起重机视觉定位方法普遍存在抗扰动性能差和视觉雅可比矩阵参数难以获得等问题。为了解决外部扰动影响视觉伺服定位精度和稳定性的问题,建立了扰动工况下吊装末端执行器的位姿数学模型,提出一种基于自抗扰控制器的视觉伺服扰动抑制方法。根据图像投影特性,得出雅可比矩阵参数与图像特征微分关系方程,设计了雅可比矩阵参数估计值自适应更新率,并建立闭环动力学方程。根据图像特征误差,构建李亚普诺夫函数,给出了系统稳定性证明。进行仿真与实验分析,结果表明:当视觉误差收敛后,位置与速度曲线均趋于零值,说明在视觉不确定性和恒定、瞬时扰动的情况下,本文方法仍然具有令人满意的定位精度。通过与其他控制方法的对比结果分析可知,本文方法在保证视觉伺服系统定位精度的同时,能够加快视觉误差的收敛速度,具有更好的稳定性,因此,适用于吊装用起重机自动定位视觉伺服系统。     

基于神经网络的视觉机器人模糊控制

设计人工神经网络(ANN)替代机器人的图像雅克比矩阵,基于ANN和视觉机器人构成的增广被控对象设计了模糊控制器,组成了基于神经网络和模糊逻辑的机器人视觉伺服控制系统,给出了实验结果.实验表明,该方法简捷、易行、有效.     

基于DSP的空间光通信的精跟踪数字伺服系统的设计

精跟踪伺服系统在自由空间激光通信中具有重要地位。为了实现精跟踪伺服系统的实时性和小型化,本文采用TI公司的TMS320x240x系列的DSP器件TMS320LF2407作为核心控制器,设计了基于DSP的精跟踪数字伺服系统。本系统主要由CCD光斑成像单元、脱靶量图像处理单元、DSP数字伺服单元和振镜伺服单元组成。其中DSP数字伺服单元主要完成光斑脱靶量的数据解算、控制补偿算法的实现、与脱靶量图像处理单元的串口通信以及对振镜伺服单元的控制。最后经过实验证明本系统达到了实时处理的能力,并实现了整个精跟踪伺服系统的小型化。     

一种数码相机定位方法的分析与研究

对数码相机定位方法进行分析,采用双目定位方法,建立合理精确的数学模型。分析了世界坐标系、数码相机坐标系、图像坐标系和像素坐标系间物体信息的转换过程。最终确定了靶标圆心在图像坐标系中和像素坐标系中的位置。