視覺伺服系統(tǒng)約束優(yōu)化控制及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、由于機(jī)器人對外界環(huán)境的感知能力相當(dāng)有限，需要添加各種外部傳感器來提高機(jī)器人的智能水平和自主能力。在諸多傳感器中，視覺傳感器由于具有信息量大，適用范圍廣等特點(diǎn)而成為機(jī)器人最重要的傳感器之一。視覺系統(tǒng)與機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)合的應(yīng)用與研究也一直是智能機(jī)器人研究領(lǐng)域中的一個(gè)熱點(diǎn)。
　　本文對視覺伺服理論和方法進(jìn)行了研究，研究目的是對二維平面內(nèi)目標(biāo)物體的快速抓取，其中涉及到的研究內(nèi)容有目標(biāo)特征信息的檢測與提取、攝像機(jī)的標(biāo)定、視覺伺服控制器的設(shè)計(jì)以及

2、約束視覺伺服系統(tǒng)的優(yōu)化控制。本文的主要工作和成果如下:
　　1.在復(fù)雜環(huán)境中，利用攝像頭采集的原始RGB模型進(jìn)行顏色分割會(huì)因?yàn)楣庹赵蚨环€(wěn)定，不適合用于視覺伺服系統(tǒng)中。本文提出運(yùn)用HSI模型進(jìn)行閾值分割，并運(yùn)用FFT濾波算法消除噪聲，保留有效的目標(biāo)特征信息。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在復(fù)雜環(huán)境下可有效提取目標(biāo)特征。
　　2.基于圖像雅可比矩陣的機(jī)器人視覺伺服控制算法，每次采樣后都要對雅可比矩陣進(jìn)行求逆，運(yùn)算復(fù)雜，容易產(chǎn)生奇異現(xiàn)象。本文考

3、慮機(jī)器人視覺伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)，在視覺伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，引入控制Lyapunov函數(shù)概念，設(shè)計(jì)視覺伺服系統(tǒng)非線性狀態(tài)反饋控制器。該視覺伺服控制器不需要精確標(biāo)定攝像機(jī)的參數(shù)和圖像雅可比矩陣的偽逆值，因此設(shè)計(jì)簡單方便。最后，通過仿真實(shí)例驗(yàn)證結(jié)果的有效性。
　　3.實(shí)際機(jī)器人視覺伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和作業(yè)空間總是受到一定的限制，即視覺伺服控制在本質(zhì)是一個(gè)受限（或約束）控制問題。為滿足視覺伺服系統(tǒng)的約束條件，本文提出運(yùn)用Fibonac