UP6機(jī)械手的雙目視覺(jué)伺服控制研究.pdf

1、機(jī)器人視覺(jué)伺服是機(jī)器人研究領(lǐng)域所涉學(xué)科眾多、最富有挑戰(zhàn)性的課題之一，其綜合了控制理論、機(jī)器人學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、數(shù)字圖像采集處理、嵌入式系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信以及科學(xué)計(jì)算等不同領(lǐng)域的知識(shí)。目前，機(jī)器人視覺(jué)伺服主要分為基于位置的視覺(jué)伺服和基于圖像的視覺(jué)伺服兩個(gè)較大的研究類(lèi)別?；谖恢玫囊曈X(jué)伺服根據(jù)已知的像機(jī)內(nèi)、外參數(shù)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行三維建模，對(duì)攝像機(jī)標(biāo)定和建模精度要求比較高；與之相比基于圖像的視覺(jué)伺服則對(duì)像機(jī)、機(jī)器人和環(huán)境建模誤差具有較強(qiáng)的魯棒性，但多數(shù)文

2、獻(xiàn)都桎梏于如何解決深度的估計(jì)問(wèn)題。
　　本文在系統(tǒng)總結(jié)了目前機(jī)器人視覺(jué)伺服研究領(lǐng)域發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，主要針對(duì)雙目視覺(jué)系統(tǒng)研究了以下幾個(gè)方面內(nèi)容：
　　首先，使用基于C/C++語(yǔ)言的計(jì)算機(jī)視覺(jué)開(kāi)放函數(shù)庫(kù)OpenCV完成雙目視覺(jué)系統(tǒng)中左右眼攝像機(jī)的單獨(dú)標(biāo)定，進(jìn)而給出兩攝像外參數(shù)與它們的相互位置關(guān)系即結(jié)構(gòu)參數(shù)的變換關(guān)系，完成雙目視覺(jué)系統(tǒng)標(biāo)定工作。
　　其次，在實(shí)現(xiàn)特征點(diǎn)匹配任務(wù)中，將RANSAC算法應(yīng)用于SIFT特征匹配，進(jìn)

3、而提出了一種基于RANSAC算法的雙向糾錯(cuò)SIFT特征匹配改進(jìn)算法；給出了一種基于角點(diǎn)檢測(cè)的特征點(diǎn)匹配算法，該方法成功應(yīng)用于視覺(jué)伺服控制實(shí)驗(yàn)中的目標(biāo)特征點(diǎn)實(shí)時(shí)匹配。
　　再次，將雙目視覺(jué)伺服控制模型應(yīng)用于實(shí)際的機(jī)器人視覺(jué)伺服控制系統(tǒng)中，在以MOTOMAN-UP6機(jī)械手為被控對(duì)象的雙目視覺(jué)伺服系統(tǒng)硬件平臺(tái)上，采用VC6.0軟件編程，通過(guò)調(diào)用機(jī)械手控制器串行通信接口函數(shù)控制機(jī)械手運(yùn)動(dòng)，編制了圖像采集與處理程序、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)與控制程序、控

4、制算法程序，搭建了雙目視覺(jué)伺服控制的實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)。
　　最后，針對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的機(jī)器人末端平移運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互耦合的問(wèn)題，提出了一種開(kāi)關(guān)控制方法。該開(kāi)關(guān)控制方法借鑒滑模變結(jié)構(gòu)的控制思想，將整個(gè)伺服控制過(guò)程分為調(diào)姿—定位—精確定位三個(gè)階段，有效的解決了采用單一結(jié)構(gòu)形式的圖像雅可比矩陣進(jìn)行伺服控制時(shí)可能出現(xiàn)的耦合問(wèn)題。最后進(jìn)行了基于MOTOMAN-UP6機(jī)械手的雙目視覺(jué)伺服控制對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：該開(kāi)關(guān)控制方法具有更好的穩(wěn)定性和定