六自由度機(jī)械臂無標(biāo)定視覺仿人智能控制.pdf

1、機(jī)械臂視覺伺服將視覺感知技術(shù)與機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)控制相結(jié)合,在未接觸條件下完成對(duì)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境信息的采集,實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的視覺定位與跟蹤,擴(kuò)大了機(jī)械臂的使用范圍,被廣泛應(yīng)用于孔-軸裝配等工業(yè)生產(chǎn)中。
　　無標(biāo)定視覺伺服根據(jù)像平面圖像特征誤差信息設(shè)計(jì)控制器,無需確定精確的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)模型參數(shù)與攝像機(jī)模型參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的定位與跟蹤控制,對(duì)笛卡爾空間中存在的嚴(yán)重非線性、不確定性以及復(fù)雜擾動(dòng)具有很強(qiáng)的魯棒性。無標(biāo)定視覺伺服未建立系統(tǒng)的映射模型,且

2、機(jī)械臂笛卡爾空間運(yùn)動(dòng)與投影到攝像機(jī)像平面的圖像特征運(yùn)動(dòng)具有很強(qiáng)的耦合特性,屬于多輸入多輸出未建模強(qiáng)耦合的非線性控制問題,是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)與重點(diǎn)。
　　仿人智能控制是模仿人的控制行為來設(shè)計(jì)控制器,其研究的主要目標(biāo)不是被控對(duì)象本身,而是控制器模擬人的控制結(jié)構(gòu)和控制行為的方式,特別適合于復(fù)雜非線性問題求解。本文基于仿人智能控制理論,模擬人類在未建立精確模型的基礎(chǔ)上完成孔-軸視覺裝配行為,實(shí)現(xiàn)六自由度機(jī)械臂的無標(biāo)定視覺伺服控制,探索解決無

3、標(biāo)定視覺伺服未建模動(dòng)態(tài)非線性問題的智能控制方法,主要工作如下:
　?、偬岢隽肆杂啥葯C(jī)械臂的無標(biāo)定視覺伺服的仿人智能控制方法。該方法直接采用視覺像平面空間中的特征點(diǎn)作為圖像特征,通過固定圖像雅克比矩陣與在線估計(jì)雅克比矩陣逼近手眼關(guān)系,將像平面圖像特征偏差映射到工作空間,結(jié)合機(jī)械臂與攝像機(jī)系統(tǒng)先驗(yàn)知識(shí)建立系統(tǒng)的定性定量特征模型,進(jìn)而采用定性決策與定量控制二次映射處理過程通過多模態(tài)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)問題的求解。
　　②結(jié)合攝像機(jī)模型、機(jī)

4、械臂模型和圖像雅克比矩陣映射關(guān)系,建立了無標(biāo)定視覺伺服系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了三維運(yùn)動(dòng)空間與五維運(yùn)動(dòng)空間的機(jī)械臂視覺伺服仿真實(shí)驗(yàn)。
　?、刍诹杂啥菵ENSO機(jī)械臂與固定雙目視覺系統(tǒng)搭建了無標(biāo)定視覺伺服系統(tǒng)實(shí)物平臺(tái),進(jìn)行了機(jī)械臂的三維空間視覺伺服實(shí)物實(shí)驗(yàn)。
　　通過仿真,證實(shí)了六自由度機(jī)械臂的無標(biāo)定視覺仿人智能控制器可以有效實(shí)現(xiàn)固定無標(biāo)定雙目視覺三維運(yùn)動(dòng)空間和五維運(yùn)動(dòng)空間視覺伺服,并完成了三維運(yùn)動(dòng)空間實(shí)物實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了仿人智