人工智人-家居设计-机械手五自由度无标定视觉伺服仿人智能控制.pdf

针对机器人三自由度平动的视觉定位问题,建立全局有效的非线性视觉映射关系模型,并设计人工神经网络(ANN)对其拟合,从而实现无标定视觉伺服.伺服系统的物理结构采用单目视觉和眼在手上(eye-in-hand)构型.机器人系统采用典型工业机器人puma560,并限定末端姿态使其保持平动.基于机器人工具箱(ro-botics toolbox for Matlab)和神经网络工具箱,在Matlab/Simulink环境下建立仿真模型,对系统的开发具有重要的参考意义.仿真结果表明,该系统对静态物体的定位能够达到较快的

机器人视觉伺服控制是基于视觉信息的反馈控制，具备更高的智能性和灵活 性。在视觉伺服系统中，相机模型和机器人模型的精确标定较为复杂、且精度易 受外界环境的影响，因此无标定视觉伺服系统逐渐成为了目前的研宄热点。无标 定视觉伺服方法不依赖于参数值的估计精度，可以在粗略估计得到的参数值、甚 至任意参数值下确保伺服任务的有效执行。论文在概括视觉伺服控制研宄现状的 基础上，对不同种类的视觉伺服方案进行了性能比较，并重点研宄了机器人关节 变量递归关系中涉及到的各种优化问题。

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为了实现手眼关系无标定情况下的机械臂末端定位，针对单目手眼系统，设计并实现了一个基于图像的无标定视觉伺服系统。进行模块化的系统设计，使用卡尔曼滤波器在线估计关节-图像雅可比矩阵，根据关节-图像速度数学模型设计图像视觉伺服控制器，利用C++多线程技术开发各个并行算法模块，实现了在手眼关系完全无标定情况下机械臂末端的高精度定位。实验表明，该系统的定位精度为0.1像素。

设计了无标定视觉伺服的仿人智能控制器，仿真完成了无标定双目视觉下机械臂的五自由度运动空间定位。选取点特征作为双目视觉图像特征，设计了视觉特征模型与多模态视觉伺服控制器，并在Matlab平台下设计了五自由度运动空间的视觉定位仿真实验，验证了方法的有效性。