基于圖像特征偏差的姿態(tài)調(diào)整策略研究

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(哈爾濱工業(yè)大學(xué)機器人技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150000)

基于圖像特征偏差的姿態(tài)調(diào)整策略研究

劉延杰，景亞寧，隋聰穎

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)機器人技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150000)

為了實現(xiàn)對泡沫柱空間姿態(tài)的調(diào)整，研究了基于雙路視覺的泡沫柱空間位姿調(diào)整策略，建立了系統(tǒng)的運動學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，提出了基于圖像特征偏差的位姿調(diào)整策略。在仿真分析中，推導(dǎo)了基于Broyden方法的圖像雅可比矩陣在線估計方程，建立了系統(tǒng)的運動學(xué)模型與視覺成像模型，設(shè)計采用了比例控制器。仿真結(jié)果表明，采用的圖像雅可比矩陣估計方法可以很好地跟蹤目標(biāo)圖像特征，圖像特征偏差可以快速收斂到設(shè)定要求。

姿態(tài)調(diào)整；圖像特征；圖像雅可比矩陣；Broyden方法

0 引言

現(xiàn)階段微操作機器人越來越多地應(yīng)用在醫(yī)療，微裝配系統(tǒng)等相關(guān)領(lǐng)域。為了實現(xiàn)高精度的微操作要求，微操作系統(tǒng)常需要采用顯微視覺。視覺系統(tǒng)作為非接觸測量實現(xiàn)了控制的閉環(huán)，視覺伺服方法按照誤差定義的不同分為基于位置的視覺伺服和基于圖像的視覺伺服2種[1]。在視覺伺服系統(tǒng)中，為了避免復(fù)雜的標(biāo)定過程，以及實現(xiàn)更高的操作精度，視覺伺服常采用圖像雅可比矩陣在線估計[2-4]的方法完成系統(tǒng)操作。參考文獻[5]利用基于Broyden的非線性優(yōu)化方法實現(xiàn)了對圖像雅可比矩陣的在線估計。基于泡沫柱半自動裝配系統(tǒng)模型，采用Broyden方法在線估計圖像雅可比矩陣，設(shè)計了比例反饋控制器，根據(jù)圖像特征偏差控制系統(tǒng)關(guān)節(jié)運動，通過仿真分析，驗證了該方法的可行性，可以很好的跟蹤要求的圖像特征，快速消除圖像特征偏差。……