UP6機(jī)械手的雙目視覺伺服控制研究.pdf

1、機(jī)器人視覺伺服是機(jī)器人研究領(lǐng)域所涉學(xué)科眾多、最富有挑戰(zhàn)性的課題之一，其綜合了控制理論、機(jī)器人學(xué)、計算機(jī)視覺、數(shù)字圖像采集處理、嵌入式系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信以及科學(xué)計算等不同領(lǐng)域的知識。目前，機(jī)器人視覺伺服主要分為基于位置的視覺伺服和基于圖像的視覺伺服兩個較大的研究類別?；谖恢玫囊曈X伺服根據(jù)已知的像機(jī)內(nèi)、外參數(shù)對目標(biāo)進(jìn)行三維建模，對攝像機(jī)標(biāo)定和建模精度要求比較高；與之相比基于圖像的視覺伺服則對像機(jī)、機(jī)器人和環(huán)境建模誤差具有較強(qiáng)的魯棒性，但多數(shù)文

2、獻(xiàn)都桎梏于如何解決深度的估計問題。
　　本文在系統(tǒng)總結(jié)了目前機(jī)器人視覺伺服研究領(lǐng)域發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，主要針對雙目視覺系統(tǒng)研究了以下幾個方面內(nèi)容：
　　首先，使用基于C/C++語言的計算機(jī)視覺開放函數(shù)庫OpenCV完成雙目視覺系統(tǒng)中左右眼攝像機(jī)的單獨(dú)標(biāo)定，進(jìn)而給出兩攝像外參數(shù)與它們的相互位置關(guān)系即結(jié)構(gòu)參數(shù)的變換關(guān)系，完成雙目視覺系統(tǒng)標(biāo)定工作。
　　其次，在實(shí)現(xiàn)特征點(diǎn)匹配任務(wù)中，將RANSAC算法應(yīng)用于SIFT特征匹配，進(jìn)

3、而提出了一種基于RANSAC算法的雙向糾錯SIFT特征匹配改進(jìn)算法；給出了一種基于角點(diǎn)檢測的特征點(diǎn)匹配算法，該方法成功應(yīng)用于視覺伺服控制實(shí)驗(yàn)中的目標(biāo)特征點(diǎn)實(shí)時匹配。
　　再次，將雙目視覺伺服控制模型應(yīng)用于實(shí)際的機(jī)器人視覺伺服控制系統(tǒng)中，在以MOTOMAN-UP6機(jī)械手為被控對象的雙目視覺伺服系統(tǒng)硬件平臺上，采用VC6.0軟件編程，通過調(diào)用機(jī)械手控制器串行通信接口函數(shù)控制機(jī)械手運(yùn)動，編制了圖像采集與處理程序、機(jī)器人運(yùn)動與控制程序、控

4、制算法程序，搭建了雙目視覺伺服控制的實(shí)驗(yàn)研究平臺。
　　最后，針對實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的機(jī)器人末端平移運(yùn)動與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動相互耦合的問題，提出了一種開關(guān)控制方法。該開關(guān)控制方法借鑒滑模變結(jié)構(gòu)的控制思想，將整個伺服控制過程分為調(diào)姿—定位—精確定位三個階段，有效的解決了采用單一結(jié)構(gòu)形式的圖像雅可比矩陣進(jìn)行伺服控制時可能出現(xiàn)的耦合問題。最后進(jìn)行了基于MOTOMAN-UP6機(jī)械手的雙目視覺伺服控制對比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：該開關(guān)控制方法具有更好的穩(wěn)定性和定