一种足式移动机器人的混合视觉伺服控制方法

针对一种配有单目相机的足式移动机器人,提出一种基于图像单应性的混合视觉伺服方法,利用单应性矩阵中的元素构造状态变量估计估计机器人相对位姿,使机器人在缺乏深度信息的情况下可准确到达目标位姿。相较于轮式移动机器人,在足式机器人移动过程中,足式机构的间歇性运动直接影响机器人视觉反馈过程和伺服控制系统的准确性和稳定性。为解决这一问题,通过分析足式机构运动学并建立足式机器人移动速度与电机转速的映射关系,使控制器可以更准确地调整机器人运动速度。考虑到足式机构运动对视觉反馈环节的影响,提出一种改进型自适应中值滤波算法提高位姿估计精度。伺服环节设计了滑模控制器,并采用李雅普诺夫方法证明了控制系统的稳定性。最后,利用CoppeliaSim软件搭建足式移动机器人虚拟模型,通过仿真验证了所提出控制方案的可行性与有效性。     

基于切换控制的双相机视觉伺服方法

针对家电产品机器视觉在线检测应用场景中基于图像的视觉伺服不能保证全局收敛和单目视觉反馈不佳的问题，提出一种基于切换控制的双相机视觉伺服方法。首先使用全局相机估计目标位姿，引导机器人运动到期望位姿附近，确保视觉伺服方法能够收敛；然后根据机器人手上相机提供的图像偏差和深度信息，以及全局相机提供的目标速度和姿态实现双相机视觉伺服控制。相对于使用单应性矩阵的位置视觉伺服和混合视觉伺服方法，该方法能够定位与跟踪无标记目标，大幅提升跟踪的精度和稳定性。实验表明，基于切换控制的双相机视觉伺服方法可将控制周期缩短至33 ms,满足传送带速度在0.17 m/s范围内的机器人可获取清晰图像，实现实时跟踪检测。     

一种双目视觉伺服系统的无源化控制方法

考虑手眼机器人双目视觉伺服控制问题,本文利用性能准则设计方法提出一种新的控制方法。对于手眼机器人双目视觉伺服系统控制对象,提出了基于无源化方法的双目视觉伺服控制器,使得机械手能够渐近收敛到期望位置。同时,证明了系统具有全局渐近稳定性,采用的双目视觉模型无需获取视觉系统的深度信息,改善了系统的动态性能。最后,给出的仿真结果验证了所提出方法的优良性能。     

基于模糊逻辑的机器人非标定视觉路径规划

本文提出了一种基于模糊控制的对含不确定性的移动机器人的非标定视觉伺服路径规划控制方法。本方案将摄像机固定于移动机器人工作区域内,运用摄像机针孔模型设计了一种新的非标定机器人视觉伺服路径跟踪系统,在此系统下运用模糊控制理论设计了模糊控制器,在视觉伺服系统参数未标定的前提下完成了对含不确定性参数的移动机器人视觉伺服路径规划。仿真实验证实控制效果良好。     

基于L_2性能准则的双目视觉伺服控制器设计

考虑手眼机器人双目视觉伺服控制干扰抑制问题,本文利用L2性能准则设计方法提出一种新的控制方法。针对手眼机器人双目视觉伺服系统控制对象,提出了具有L2性能的双目视觉伺服控制器,使得机械手能够渐近收敛到期望位置,使系统对于不确定性具有鲁棒性。同时,证明了系统具有全局渐近稳定性,采用的双目视觉模型无需获取视觉系统的深度信息,改善了系统的动态性能。最后,给出的仿真结果验证了所提出方法的优良性能。     

基于单应性矩阵的机器人视觉伺服系统研究

针对在视觉伺服过程中采用图像雅克比矩阵方法时遇到的对目标深度信息的求取等问题,并为了进一步扩大机器人的运动空间,设计了一种基于单应性矩阵的视觉控制器应用于视觉伺服控制系统。通过摄像机针孔模型求解出该单应性矩阵后,对其进行了奇异值分解,得到了机器人控制器的输入,从而实现了对机器人的控制;该控制策略运用Matlab/Simulink仿真软件,并结合在机器人学领域中被广泛采用的机器人工具箱,构建了基于图像的视觉伺服系统仿真模型,并选取一长方体表面上的4个角点作为目标物体进行了仿真抓取实验。研究结果表明,该视觉控制器使整个控制系统具有较强的稳态特性和较高的控制精度,图像特征点从当前位置运动到了期望位置,误差最终收敛于零,具有较好的控制效果。     

型材搬运机器人视觉伺服控制研究

文章通过分析型材搬运机器人视觉伺服控制的技术要求和特点,提出一种基于型材型心线坐标附加值模型的识别算法,并以此作为型材图像边缘检测与识别理论的算法,分析了机器手的定位方法;以数字图像处理理论和算法为基础,以VisualC 6.0为平台,实现型材搬运机器人视觉伺服控制图像处理与机器手定位坐标值的确定,提供了一种型材搬运机器人视觉伺服控制的方法。     

工业码垛机器人的视觉伺服技术

随着码垛机器人在物流自动化领域的广泛应用,市场对码垛机器人的智能化水平提出更高的需求。针对传统的"示教-再现"工作方式的码垛机器人功能单一、适应性差的问题,将机器视觉与码垛机器人控制技术相结合,搭建码垛机器人视觉伺服控制系统平台,并针对码放货物的特点,开展相关图像处理算法的研究。经试验验证,该码垛机器人视觉伺服控制系统平台可以快速准确的完成不同货物的检测、分拣和码垛,为后续码垛机器人视觉伺服技术的研究提供参考和依据。     

基于图像矩的视觉伺服控制及应用

传统的基于图像的视觉伺服控制中,雅可比矩阵的奇异性将影响到控制系统的稳定性和鲁棒性,利用图像矩作为特征可以保证矩阵为满质的,并且由于该雅可比矩阵为上三角型,能够将平移和转动运动部分解耦,因此简化了控制器设计。在视觉控制器的设计中,基于遗传算法优化的最优PD控制策略能够获得比常用的P控制策略更好的综合动态特性。在物体平面和图像平面平行时,通过微轴孔的精密对准试验验证了上述基于图像矩的视觉伺服控制的有效性。     

图像拼接技术在爬壁机器人位置伺服控制系统中的应用

针对传统爬壁机器人对裂缝图像拼接效果差而导致位置控制结果不精准、工作效率较差的问题,提出基于图像拼接的爬壁机器人位置伺服控制系统.选取 STM３２F１０３RCT６ 为主控芯片,采用气动方式设计机械气动结构,利用 PLC 位置伺服控制器实现故障电路检测.设计视觉控制平台,避免强电磁场影响.软件部分依据 CCD 相机实现机器人视觉监测,采用图像拼接技术删除相邻图像的边缘处重叠部分,实现对墙壁裂缝的准确监测,利用机器人运动速度及机器人预设位置轨迹计算爬壁机器人的位置伺服控制值,将该值传输至系统硬件,实现位置伺服控制.由实验结果可知,所设计系统对裂缝全景图像拼接的精准度较高,机器人的位置伺服控制准确率为 ９７．５％ .     

Image-based visual servoing control of a SCARA robot

In this paper, we present a new approach to visual feedback control using image-based visual servoing with stereo vision. In order to control the position and orientation of a robot with respect to an object, a new technique is proposed using binocular stereo vision. The stereo vision enables us to calculate an exact image Jacobian not only around a desired location but also at other locations. The suggested technique can guide a robot manipulator to the desired location without providing a priori knowledge such as the relative distance to the desired location or the model of an object even when the initial positioning error is large. This paper describes a model of stereo vision and how to generate feedback commands. The performance of the proposed visual servoing system is illustrated by experimental results and compared with conventional control methods for an assembly robot.     

基于改进Smith预估器的显微视觉伺服

针对视觉延迟的问题,提出采用改进的Smith预估器(MSP)来改善视觉伺服系统的控制品质。在对基于位置的动态"look-and-move" 视觉伺服系统特性分析的基础上,建立了基于MSP视觉伺服系统的结构,同时建立了视觉伺服系统的分时模型。在微操作机器人平台上进行了点到点、抗干扰和微齿轮的跟踪抓取实验。结果表明,与只有PID控制器的视觉伺服系统相比,带MSP的视觉伺服系统具有更好的控制品质。克服了由于图像采集、传输和处理导致的视觉伺服延迟而严重影响控制系统的品质局限,并克服了传统方法通过减小系统增益来增强系统的鲁棒性,但同时降低了系统响应特性的缺点。     

Vision Based Simulation and Experiment for Performance Tests of Robot

The feature-based visual servoing approach has been used to control robot through vision. In order to find the position of the end effector by vision and through robot performance tests, computational kinematic approach has been used. The software carries out the duty of environment simulation and operation of an industrial robot. The disputes related to image capturing, image processing, target recognition, and how to control robot by vision system ability have been carried out in the simulation tests. The vision based program has been defined in such a way that it can be carried out by a real robot with the least changes. In the experiment, the vision system will recognize the target and control the robot by obtaining images from environment and processing them. At the first stage, images from environment are changed to a grayscale mode then it can diverse and identify objects and noises by using a threshold objects which are stored in different frames and then the main object will be recognized. This will control the robot to achieve the target. Finally, the issues of robot performance tests based on the two standards ISO 9283 and ANSI-RIA R15.05-2 have been accomplished through simulator program using vision system over the 3P robot for evaluating the path-related characteristics of the robot. To evaluate the performance of the proposed method experimental test is carried out.     

基于图像的SCARA机器人的视觉伺服系统仿真

研究一种无标定视觉伺服控制系统,基于机器人仿真工具箱和视觉仿真工具箱,在Matlab/Simulink环境下,建立SCARA机器人的air-in-hand视觉伺服系统的Simulink模型,进行运动仿真。     

输电线路巡检机器人越障控制研究

介绍了超高压输电线路巡检机器人越障控制方法。根据巡检作业任务的要求，采用遥控与局部自主控制相结合的方法,实现了巡检机器人沿线行走及跨越障碍的功能。采用基于单目摄像头定位和视觉伺服的方法，实现了巡检机器人的自主越障控制。实验结果表明，该机器人可沿线行走并自主跨越障碍，从而验证了控制系统设计的有效性与合理性。     

机器人手眼校准线性算法及可靠性分析

机器人手眼矩阵计算是机器人视觉、机器人校准以及视觉伺服等研究领域共同的课题。文中利用矩阵直积和参数矩阵特征向量推导了机器人手眼转换矩阵的线性方程 ,通过最小二乘法得到线性闭解 ,采用Rodrigues公式对所求解的旋转部分进行正交化以消除测量噪声的影响 ,由计算试验证明正交化所引入的误差在绝大多数情况是允许的 ,所求线性解严格满足手眼方程。并通过数值仿真计算 ,验证了算法对测量数据的平移、转动扰动具有较高的鲁棒性。     

CLFs-based optimization control for a class of constrained visual servoing systems

In this paper, we use the control Lyapunov function (CLF) technique to present an optimized visual servo control method for constrained eye-in-hand robot visual servoing systems. With the knowledge of camera intrinsic parameters and depth of target changes, visual servo control laws (i.e. translation speed) with adjustable parameters are derived by image point features and some known CLF of the visual servoing system. The Fibonacci method is employed to online compute the optimal value of those adjustable parameters, which yields an optimized control law to satisfy constraints of the visual servoing system. The Lyapunov's theorem and the properties of CLF are used to establish stability of the constrained visual servoing system in the closed-loop with the optimized control law. One merit of the presented method is that there is no requirement of online calculating the pseudo-inverse of the image Jacobian's matrix and the homography matrix. Simulation and experimental results illustrated the effectiveness of the method proposed here.     

基于视觉伺服的倒立摆实验平台的研究

基于视觉伺服的倒立摆系统可为机器视觉和智能控制领域的研究提供一个很好的实验平台。对该实验平台的视觉采集系统、运动控制系统和系统软件结构进行了详细的介绍，对各组成部分的功能和设计原理进行了具体的说明。     

基于网络直角坐标机器人视觉伺服系统研究

为了实现定位抓取任务，提出基于网络的直角坐标机器人视觉控制系统。针对机器人运动控制的非线性与强耦合特性，采用神经网络控制器，构建了图像偏差与运动控制量之间的对应关系。通过对图像增强、边缘提取、特征提取等图像处理方法的综合分析，提出了一套优化组合图像处理法。在计算机网络环境下，采用自定义协议实现图像处理器与运动控制器协调控制，并将远程监控应用到机器人控制中。实验结果表明，该系统能够在视野范围内自动实现定位抓取动作。