基于視覺伺服的機(jī)械臂精確運(yùn)動控制研究.pdf

1、目前，我國廣泛使用的機(jī)器人處于示教再現(xiàn)階段，機(jī)器人的軌跡都是事先確定好的，而且要求機(jī)器人對周邊環(huán)境的定位精度很高，這樣大大的降低了生產(chǎn)線的柔性。在此背景下，視覺傳感器因其提供了豐富的目標(biāo)信息作為反饋，被逐漸的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。其中基于視覺伺服的機(jī)械臂精確運(yùn)動控制就是最廣泛的應(yīng)用研究之一，本文以丹麥UR3機(jī)械臂為研究載體，通過工業(yè)相機(jī)的配合使用，完成了基于視覺伺服的機(jī)械臂精確運(yùn)動控制研究。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)基于本文研

2、究目標(biāo)，提出一種雙目混合視覺伺服控制系統(tǒng)。充分的利用Eye-to-hand/Eye-in-hand各自安裝方式的優(yōu)點(diǎn)，使用Eye-to-hand安裝方式的相機(jī)提供視場下目標(biāo)物體空間坐標(biāo)，基于位置視覺控制指引機(jī)械臂接近目標(biāo)物體，運(yùn)用Eye-in-hand安裝方式的相機(jī)對目標(biāo)進(jìn)行精確定位，基于混合視覺伺服控制精確抓取、放置目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此視覺伺服系統(tǒng)穩(wěn)定性高，實(shí)用有效。
　　(2)針對傳統(tǒng)的基于圖像二階中心矩不能準(zhǔn)確計(jì)算出圖像方

3、向角的不足，提出運(yùn)用一種基于圖像的立方體方向角估計(jì)算法。該算法可基于圖像處理直接對目標(biāo)進(jìn)行定向測量，并從分割的圖像中準(zhǔn)確估計(jì)出立方體的方向角。
　　(3)針對視覺伺服是一個多輸入多輸出的非線性系統(tǒng)，本文提出一種基于參數(shù)自適應(yīng)的模糊視覺伺服控制算法。根據(jù)反饋圖像與期望圖像特征誤差作為輸入量，經(jīng)過模糊推理得到機(jī)器人空間位姿增量信號，通過逆運(yùn)動學(xué)計(jì)算出機(jī)械臂各關(guān)節(jié)角度。將該控制算法與常規(guī)模糊視覺伺服控制算法進(jìn)行對比，仿真結(jié)果表明本文提出

4、的基于參數(shù)自適應(yīng)的模糊視覺伺服控制算法具有更好的控制效果。
　　(4)為實(shí)際驗(yàn)證本文提出的算法效果，在VS2010平臺上使用C++語言編寫了控制軟件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文提出的基于參數(shù)自適應(yīng)的模糊視覺伺服控制算法放置成功率較常規(guī)模糊視覺伺服控制算法提高6.7％，抓取、放置兩立方木塊的平均耗時(shí)節(jié)約13s，驗(yàn)證了本文提出的控制算法的優(yōu)越性。
　　在實(shí)驗(yàn)過程中，系統(tǒng)存在一定程度的滯后現(xiàn)象，主要原因在于圖像處理耗時(shí)，后期有待研究更加高效