UP6機械手的雙目視覺伺服控制研究.pdf

1、機器人視覺伺服是機器人研究領域所涉學科眾多、最富有挑戰(zhàn)性的課題之一，其綜合了控制理論、機器人學、計算機視覺、數字圖像采集處理、嵌入式系統(tǒng)、網絡通信以及科學計算等不同領域的知識。目前，機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伺服根據已知的像機內、外參數對目標進行三維建模，對攝像機標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、機器人和環(huán)境建模誤差具有較強的魯棒性，但多數文

2、獻都桎梏于如何解決深度的估計問題。
　　本文在系統(tǒng)總結了目前機器人視覺伺服研究領域發(fā)展狀況的基礎上，主要針對雙目視覺系統(tǒng)研究了以下幾個方面內容：
　　首先，使用基于C/C++語言的計算機視覺開放函數庫OpenCV完成雙目視覺系統(tǒng)中左右眼攝像機的單獨標定，進而給出兩攝像外參數與它們的相互位置關系即結構參數的變換關系，完成雙目視覺系統(tǒng)標定工作。
　　其次，在實現特征點匹配任務中，將RANSAC算法應用于SIFT特征匹配，進

3、而提出了一種基于RANSAC算法的雙向糾錯SIFT特征匹配改進算法；給出了一種基于角點檢測的特征點匹配算法，該方法成功應用于視覺伺服控制實驗中的目標特征點實時匹配。
　　再次，將雙目視覺伺服控制模型應用于實際的機器人視覺伺服控制系統(tǒng)中，在以MOTOMAN-UP6機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，通過調用機械手控制器串行通信接口函數控制機械手運動，編制了圖像采集與處理程序、機器人運動與控制程序、控

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