大范圍視覺伺服方法在空間機器人上的應用

張國亮　王　捷　劉　宏

摘要：為了克服人工維護衛星危險性高及成本昂貴等種種弊端，采用在衛星主體上安裝一個空間機械臂、臂的末端安裝單目攝像機的方法，無需遠程遙操作控制，即可利用手眼視覺控制機械臂完成衛星的自我維護。在傳統的基于位置的視覺伺服(PBVS)與基于圖像的視覺伺服(IBVS)基礎上，提出一種復合視覺伺服控制方法，通過在線估計目標的深度和旋轉姿態來選擇PBVS和IBVS控制器。該方法既具有兩種伺服方法各自的優點，又保證了圖像空間與笛卡爾空間軌跡的可控性．大范圍運動(尤其是涉及到旋轉伺服)時選擇PBVS控制器，小范圍運動時則使用IBVS控制器，從而實現了空間機器人的大范圍完全自主視覺伺服控制。針對空間環境的特殊性，設計并實現了一種合作目標識別方法，確保了伺服系統能夠在復雜的環境下快速穩定地提取伺服特征。實驗結果表明，該方法在進行大范圍視覺伺服時，伺服定位準確，對采樣和標定誤差具有魯棒性。

關鍵詞：空間機器人；視覺伺服；目標識別；伺服控制

中圖分類號：TP242．6文獻標志碼：A文章編號：0253—987X(20O9)01—0085—05