视觉伺服分类及其动态过程.pdf

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第24卷第6期东北大学学报( 自然科学版) Vol 24 ,No. 6
2 0 0 3 年 6 月 Journal of Northeastern University (Natural Science) J un. 2 0 0 3
文章编号: 1005 3026 (2003) 06 0543 05
视觉伺服分类及其动态过程
薛定宇1 , 项龙江1 , 司秉玉2 , 徐心和1
(1. 东北大学信息科学与工程学院, 辽宁沈阳 110004 ;
2. 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学重点实验室, 辽宁沈阳 110016)
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摘要: 对视觉伺服进行了综述性的介绍,系统地介绍了机器人视觉伺服控制的发展历史以
及现状·从控制模型给出了视觉伺服控制系统的分类·针对两种最基本的分类方式基于位置
的视觉伺服和基于图像的视觉伺服进行了重点介绍·对于视觉系统和图像特征的选取问题进行了
讨论,此外还对视觉伺服系统的动态过程进行了分析,指出视觉系统的延时是目前伺服控制的研
究所面临的最大问题·对未来视觉伺服研究的方向进行了总结·
关键词: 视觉伺服;图像特征;图像雅可比矩阵;图像特征空间;机器人
中图分类号: TP 42 26 文献标识码: A
当今世界有超过 8 × 105 台各种类型的工业于机器人系统的位置、工作顺序、伺服任务等,视
[1 ] [3 ]
机器人应用在工业领域,并且机器人的数目在觉伺服有几种分类方式·
不断增加·不过大多数工业机器人都是工作在整从误差控制信号类型的角度,机器人视觉伺
齐有序的工业环境当中(这种环境需要目标和机服可分为基于位置( Position based) [4 ,5 ] 的视觉伺
械手的精确位置信息) ,而目前在无序的工作环境服控制和基于图像( Image based) [6 ,7 ]的视觉伺服
下却被排除在外这主要是因为目前的商业机器
· 控制·前者的视觉信息被解释为相对于一个基坐
人还缺乏对外界的感知能力传感器融合可以提
· 标系或者世界坐标系的三维笛卡尔坐标;而后者
高机器人对外界的感知能力但这并不是一种经
, 的视觉信息则是被定义在二维的图像平面的图像
济的方法·视觉是一种有用的机器人传感器,它提
特征·
供了一种经济、方便的方法·
从视觉系统相对于机器人系统的位置,可分
为了使现代工业机器人能适用于更为复杂的
为末端开环( endpoint open loop ) 和末端闭环
工作如焊缝跟踪,弧焊,物体的精确放置,一种基
(endpoint close loop) 视觉伺服控制[3 ] 末端开环
于视觉信息的机器人控制方法视觉伺服吸引·
系统中视觉系统只能观测到目标,这种情况一般
了众多研究人员的关注·
是摄像机位于机械手末端而在末端闭环系统中
视觉伺服的准确定义首先是由 Hill 和 Park ·
[2 ] 视觉系统可同时观测到目标物体和机械手末端,
提出的·视觉伺服是用视觉信息构成机器人末
这种情况一般是摄像机位于机械手工作区
端的位置闭环控制·视觉伺服涉及的研究领域众·
多,主要有计算机视觉、图