機(jī)械臂視覺伺服控制方法研究.pdf

1、通過在機(jī)械臂系統(tǒng)中引入視覺伺服控制，即使用視覺信息對(duì)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制可有效提高機(jī)械臂的靈活性與準(zhǔn)確性。本文使用六自由度示教型機(jī)械臂構(gòu)建基于位置的視覺伺服控制系統(tǒng)，以捕獲運(yùn)動(dòng)中的圓形目標(biāo)。
　　首先，對(duì)所用的六自由度機(jī)械臂進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，使用D-H參數(shù)法對(duì)其建模，推導(dǎo)出了相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，并在運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的基礎(chǔ)上求得了逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的封閉解。在完成機(jī)械臂正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的求解之后，使用比例控制法表明了基于位置的視覺伺服系統(tǒng)其定位精度與

2、運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的誤差無關(guān)，可有效提高機(jī)械臂的定位精度。
　　其次，對(duì)攝像機(jī)成像模型進(jìn)行了介紹，基于張正友標(biāo)定法對(duì)系統(tǒng)所用攝像機(jī)進(jìn)行了內(nèi)參數(shù)標(biāo)定。在完成攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)標(biāo)定后，對(duì)眼在手上的手眼系統(tǒng)標(biāo)定方法進(jìn)行了分析，通過控制機(jī)械臂末端執(zhí)行器處于不同位姿下對(duì)空間中的固定標(biāo)定板進(jìn)行觀測，求得了攝像機(jī)坐標(biāo)系在機(jī)械臂末端執(zhí)行器坐標(biāo)系下的位姿，即完成了機(jī)械臂的手眼標(biāo)定。
　　而后，為了從圖像中獲取圓形目標(biāo)投影形成的橢圓，本文分析了數(shù)字圖像處理

3、的相關(guān)內(nèi)容，對(duì)圖像平滑濾波、梯度計(jì)算等方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)比較，使用最小二乘法擬合得到了目標(biāo)成像的橢圓。在得到了圓形目標(biāo)在像平面上的橢圓方程之后，介紹了從橢圓方程求得攝像機(jī)坐標(biāo)系下圓形目標(biāo)位姿的方法。在此基礎(chǔ)上，提出了基于二次成像解決單圓位姿求解二義性問題的方法，并對(duì)此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　最后，本文對(duì)機(jī)械臂的軌跡規(guī)劃問題進(jìn)行了分析，給出了視覺伺服控制系統(tǒng)的伺服控制過程，構(gòu)建了基于位置的機(jī)械臂視覺伺服控制系統(tǒng)，并對(duì)所建系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證