資源描述：
《基于圖像特征的機械臂視覺伺服控制研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、基于圖像特征的機械臂視覺伺服控制研究劉松青2015年12月16日中圖分類號：TPUDC分類號：13基于圖像特征的機械臂視覺伺服控制研究作者姓名劉松青學(xué)院名稱自動化學(xué)院指導(dǎo)教師劉世岳答辯委員會主席伍清河教授申請學(xué)位工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)控制科學(xué)與工程學(xué)位授予單位北京理工大學(xué)論文答辯日期2015年12月ResearchonRoboticArmVisualServoingControlBasedonImageFeatureCandidateName：LiuSongqingSchoolorDepartment:Sc
2、hoolOfAutomationFacultyMentor:LiuShiyueChair,ThesisCommittee：Prof.WuQingheDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：ControlScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：December，2015研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是我本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作獲得的研
3、究成果。盡我所知，文中除特別標注和致謝的地方外，學(xué)位論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京理工大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的合作者對此研究工作所做的任何貢獻均已在學(xué)位論文中作了明確的說明并表示了謝意。特此申明。簽名：日期：北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要基于圖像的無標定視覺伺服方法避免了位姿估計、逆運動學(xué)求解以及攝像機參數(shù)標定的難題，僅需要這些參數(shù)的粗略值或者估計值即可實現(xiàn)機械臂的視覺伺服控制，具有計算量小、精度高、設(shè)計靈活等優(yōu)點。本文首先介紹了機械
4、臂視覺伺服的基本理論，總結(jié)了無標定視覺伺服方法的發(fā)展成果。其后，簡述了機械臂的運動學(xué)基礎(chǔ)，重點闡述了機械臂視覺系統(tǒng)、攝像機參數(shù)標定方法的基本原理以及標定中存在的問題。無標定視覺伺服方法中一個關(guān)鍵的問題是圖像雅可比矩陣的在線估計，本文針對眼在手結(jié)構(gòu)的六自由度機械臂伺服系統(tǒng)，推導(dǎo)了基于擬牛頓方法的控制策略以及基于動態(tài)Broyden方法的圖像雅可比矩陣在線估計算法。針對擬牛頓法中出現(xiàn)的震顫現(xiàn)象，給出了一種基于置信域方法的擬牛頓控制策略，在無需精確標定值下實現(xiàn)大范圍漸進穩(wěn)定。為了消除圖像噪聲對雅可比矩陣估計的
5、影響，本文詳細論述了基于卡爾曼濾波以及基于自適應(yīng)卡爾曼濾波的圖像雅可比矩陣在線估計算法的原理并通過仿真驗證?；趫D像的視覺伺服控制能夠保證在圖像平面獲得較好的控制性能，但卻在笛卡爾空間的控制效果并不理想，存在諸如相機回退、超出視域等問題。本文詳細闡述了基于圖像雅可比矩陣分解的分離式視覺伺服以及基于單應(yīng)性矩陣分解的混合式視覺伺服控制方法的原理。前者通過對Z軸運動的分離避免了相機回退的現(xiàn)象，而后者在無需深度信息的情況下，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動與平移運動的解耦。最后，通過搭建Simulink視覺伺服平臺驗證了兩種算法
6、的有效性，進一步說明混合視覺相較于基于圖像的視覺伺服方法的優(yōu)勢。最后，本文在基于C++語言的視覺伺服平臺上，首先利用直接線性變換算法與隨機抽樣一致算法求解單應(yīng)性矩陣。其次，實現(xiàn)了基于圖像、基于混合視覺的機械臂視覺伺服仿真，為將無標定視覺伺服算法應(yīng)用于實際機械臂控制系統(tǒng)做了鋪墊。關(guān)鍵詞：機械臂；視覺伺服；圖像雅可比矩陣；無標定；混合式視覺伺服；I北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractTheIBVS(imagebasedvisualservoing)withoutuncalibratedcontrolm
7、ethodavoidtheproblemofpositionestimation,inversekinematicandcameraparametercalibration,andhasthepropertiesoflesscalculation,highaccuracy,designflexibilityandotheradvantages.Itcanrealizethearmcontrolwithanestimationvalueofcameraparameter.Firstly,thebasic
8、theoryofvisualservoisintroduced,andtheuncalibratedvisualservomethodanditslatestdevelopmentarediscussedindetail.Subsequently,themanipulatorforword-kinematicandinvese-kinematicarediscussed,andcameracalibrationmethodandtheproblemsex
