基于多相機(jī)的空間機(jī)械臂視覺系統(tǒng)

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1、第35卷第3期航天返回與遙感2014年6月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING35基于多相機(jī)的空間機(jī)械臂視覺系統(tǒng)陳磊高升袁寶峰譚啟蒙杜曉東齊哲(北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部,北京100092)摘要視覺系統(tǒng)是空間機(jī)械臂的重要組成部分,空間機(jī)械臂除開環(huán)控制外的所有工作模式都不能離開視覺系統(tǒng)的引導(dǎo)和輔助而獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。文章以建立滿足空間機(jī)械臂實(shí)際應(yīng)用需求的視覺系統(tǒng)為目標(biāo),提出通過分布在不同空間位置的多個(gè)相機(jī)的協(xié)同工作擴(kuò)展并增強(qiáng)視覺系統(tǒng)的監(jiān)視和測量能力,并從系統(tǒng)組成、工作模式、測量方式等多方面完成空間機(jī)械臂視覺系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。仿真試驗(yàn)結(jié)果表明,目標(biāo)三維位姿的測量

2、誤差與視覺標(biāo)記點(diǎn)檢測結(jié)果的誤差近似成線性關(guān)系,視覺標(biāo)記點(diǎn)檢測的準(zhǔn)確性對目標(biāo)位姿測量的精度具有重要影響。室內(nèi)環(huán)境試驗(yàn)結(jié)果表明,在視覺系統(tǒng)的引導(dǎo)下機(jī)械臂能夠自主完成對目標(biāo)的定位和捕獲,視覺系統(tǒng)滿足空間機(jī)械臂大范圍運(yùn)動和精準(zhǔn)操作任務(wù)的應(yīng)用需求。關(guān)鍵詞多相機(jī)協(xié)同性空間機(jī)械臂視覺系統(tǒng)中圖分類號:V11文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:1009-8518(2014)03-0035-08DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2014.03.005Multi-cameraBasedSpaceManipulatorVisionSystemCHENLeiGAOShengYUANBa

3、ofengTANQimengDUXiaodongQIZhe(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering,Beijing100092,China)AbstractSpacemanipulatorisanessentialtoolforspacemission.Visionsystemisthekeypartofaspacemanipulatorsystem,andthenormaloperationofaspacemanipulatorheavilydependsontheguidanceandassistanceofavis

4、ionsystemexceptforopen-loopcontrol.Inthispaper,wedescribeavisionsystemwhichmeetsthepracticalneedsofaspacemanipulatorsystem.Thisvisionsystem,whichconsistsofmultiplecam-eraslocatedatdifferentpositionsinspace,usesamulti-cameracollaborationtechniquetoextendandenhanceitscapabilityofthevisualsu

5、rveillanceandmeasurement.Thepaperfocusesonsomekeyaspectsofthevisionsystemdesignincludingsystemconfiguration,operationmodeandmeasurementmethod.Theexperimentsconductedinasimulationenvironmentshowthatthemeasurementerroroftarget3Dposeisapproximatelylinearlyproportionaltothedetectionerrorofvis

6、ualdotsontarget,andthedetectionaccuracyofvisualdotshasgreateffectonthetargetposemeasurementaccuracy.Theexperimentsconductedindoorenvironmentdemon-stratethatthemanipulatorisabletolocateandcapturethetargetautonomouslyundertheguideofthevisionsystem,whichcansatisfytheneedsofamanipulatorforlar

7、gerangemovementandpreciseoperation.Keywordsmulti-camera;cooperation;spacemanipulator;visionsystem0引言隨著空間技術(shù)的飛速發(fā)展,特別是空間站、航天飛機(jī)、在軌服務(wù)平臺等航天器的誕生及成功應(yīng)用,收稿日期:2014-01-06基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(61231018,61305112)36航天返回與遙感2014年第35卷空間機(jī)械臂作為在軌支持、服務(wù)的一個(gè)關(guān)鍵性技術(shù)逐步走上太空,并越來越受到各國的關(guān)注??臻g機(jī)械臂是深入開展航天活動必不可

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