机械臂视觉伺服系统的研究论文.pdf

北京机械工业学院
硕士学位论文
机械臂视觉伺服系统的研究
姓名:李仕雄
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:张奇志
20070301
摘要,恢质腔谕枷竦氖泳跛欧低本文研究了两种主要的视觉伺服控制模型:标定模型和无标定模型。首先介绍了视觉伺服系统的特点和研究现状。由于标定模型需要对摄像机参数进行标定模型不需要标定,具有自适应能力,能够在线估计雅可比矩阵,由于在每近年来,视觉伺服控制系统一直是机器人研究领域的热点课题。它广泛应用在机械零件的自动检测,生产线的自动监控,运动目标的自动跟踪与识别,自治战车导航,登月舱的自动着陆以及空间机器人的视觉控制等。视觉伺服是利用视觉传感器得到的图像作为反馈信息,构造机器人的位置闭环反馈。从利用信息方式的不同,可以将视觉伺服系统分为两类:一是基于位置的视觉伺服系统瓸.,8萆阆窕恢玫牟煌泳跛欧以分成全局视觉和局部视觉..街帧Hň质泳醯挠诺闶鞘右敖峡恚点是存在分辨率低和目标遮挡问题;而局部视觉的特征与全局视觉恰好相反。因此,有人提出全局视觉和局部视觉相结合的视觉伺服控制方法。视觉伺服控制的性能与摄像机和机器人的标定误差紧密相关,而模型的准确标定是一项复杂的工作。因此视觉伺服控制的无标定模型引起了广泛关注。其主要优点是不需要知道机器人模型和标定摄像机参数,具有自适应能力,能够在线估计雅可比矩阵。标定,因此本文也介绍了标定原理。然后分别详细的讨论了两种模型的控制原理,由于伺服系统需要对图像进行处理,因而本文也讨论了视觉伺服系统中图像处理技术。接着介绍了实验环境,设计了采用两种模型分别跟踪一静止目标和运动目标的实验,给出了具体的实验步骤。最后给出了实验结论和分析。实验结果表明两种模型都是有效的,都能够很好的跟踪静态目标;标定模型由于事先已经完成了模型标定,因而跟踪时计算机任务少,时间短,效果好,而无一次的循环控制中都需要进行计算调整,因而计算机任务大,处理时间长。关键词:视觉伺服,无标定,雅可比估计,图像处理
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第引言本课题研究的意义视觉伺服系统发展历史,方向,以及国内外研究现状随着科学技术的发展以及机器人应用领域的扩大,人们对机器人技术提出伺服研究币是为了满足这一要求而展开的。机器人视觉伺服在年代中后期性,更高的精度,能够对机器人标定误差具有强的鲁棒性等。以上优点决定了机器人视觉伺服在较短的时间里成为机器人研究领域中的热点之一,并在工业生产、海洋探测等众多领域得到了成功的应用。把视觉信息用于机械手定位的研究可以追溯至年代,当时出现了一些实用性视觉控制系统,到了年代,随着计算机能力的增强和价格下降,以及图像处理硬件阆窕目焖俜⒄梗魅耸泳跸低澄酥诙嘌芯咳嗽蓖渡碛谄视觉伺服是利用视觉传感器得到的图像作为反馈信息,构造机器人的位置获取分析图像以得到描述一个景物或控制某种动作的数据。而视觉伺服则是以了更高的要求,希望机器人具有更高的智能和更强的环境适应能力,机器人视觉发展迅速。这是因为机器人应用领域的扩展以及计算机硬件技术的突飞猛进,极大地提高了图像处理的速度,大幅降低了专用图像处理设备的费用。视觉伺服控制与基于传统传感器的机器人控制相比,具有比较明显的优点:更高的灵活机器视觉是随着上世纪年代末计算机与电子技术的快速发展而出现的。的视觉系统,如应用于集成电路生产、精密电子产品装配、饮料罐装场合的检验等。到了年代后期,出现了专门的图像处理硬件,人们开始系统地研究机器人中。年代后期视觉伺服控制技术从结构形式、图像处理方法、控制策略上都有了长足的进步。闭环反馈。它和一般意义上的机器视觉有所不同,机器视觉一般定义为:自动地实现对机