基于圖像雅克比矩陣偽逆的視覺伺服研究.pdf

1、本文以國家863項目《仿人機器人柔順性控制技術(shù)研究》為背景，對基于圖像雅可比矩陣偽逆的視覺伺服進行了深入的研究。針對經(jīng)典無標定視覺伺服，在線估計圖像雅可比矩陣后需要再求其偽逆，算法存在奇異以及基于圖像的視覺伺服完全忽略了機器人動力學等不足，系統(tǒng)地研究了基于圖像雅可比矩陣偽逆的視覺伺服。文中基于圖像雅可比矩陣偽逆對在線估計無標定視覺伺服、通用視覺伺服、基于動力學的視覺伺服進行了研究。本文的主要工作如下：
　　 1、證明了圖像雅可比

2、矩陣偽逆的存在性和唯一性。提出了直接在線估計圖像雅可比矩陣偽逆概念，由系統(tǒng)辨識理論分析了估計圖像雅可比矩陣偽逆的原理，推導了估計圖像雅可比矩陣偽逆在線和離線算法，并用仿真驗證了在線估計圖像雅可比矩陣偽逆的可行性。
　　 2、研究了基于圖像雅可比矩陣偽逆的視覺伺服算法。在一般無標定視覺伺服算法的基礎(chǔ)上，推導了定位靜態(tài)目標和跟蹤運動目標的偽逆視覺伺服算法，分析了基于圖像雅可比矩陣偽逆的視覺伺服算法可以有效處理視覺伺服過程中奇異性的原

3、因，討論了圖像雅可比矩陣偽逆初值的確定，證明了基于圖像雅可比矩陣偽逆的比例控制視覺伺服定位靜態(tài)目標的收斂條件。
　　 3、開展了基于圖像雅可比矩陣偽逆的視覺伺服仿真。在MATLAB的仿真環(huán)境下，針對平面機器人和單個特征點，仿真研究了基于圖像雅可比矩陣偽逆的典型視覺伺服算法對靜態(tài)目標的定位、運動目標的跟蹤，并與經(jīng)典無標定視覺伺服算法進行了比較。仿真結(jié)果進一步說明了基于圖像雅可比矩陣偽逆的無標定視覺伺服算法可以避免經(jīng)典無標定視覺伺服

4、算法因奇異引起的視覺伺服失敗。
　　 4、研究了基于圖像雅可比矩陣偽逆的視覺伺服通用算法?；诨旌夏繕撕瘮?shù)，推導了一種基于圖像雅可比矩陣偽逆的通用視覺伺服方法，推導了在線估計混合圖像雅可比矩陣偽逆算法，證明了已有的視覺伺服方法是基于圖像雅可比矩陣偽逆的通用視覺伺服算法的特例，并進一步給出了一種完全分離的視覺伺服算法，且用仿真驗證了在線估計混合圖像雅可比矩陣偽逆通用算法的有效性。
　　 5、研究了基于圖像雅可比矩陣偽逆，包

5、含機器人動力學的視覺伺服。針對基于圖像的視覺伺服忽略了機器人動力學，無法完成高速、高精度的視覺伺服的問題，提出了一種基于機器人動力學、使用圖像雅可比矩陣偽逆的視覺伺服控制策略，指出偽逆的控制策略也適應于運動目標的視覺伺服。與基于機器人動力學的圖像雅可比矩陣轉(zhuǎn)置的視覺伺服仿真比較表明，基于機器人動力學的圖像雅可比矩陣偽逆視覺伺服是可行的。
　　 6、以PA10機器人為對象，建立了手眼實驗系統(tǒng)，就模型火炬上單個特征點靜態(tài)目標開展了基