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《基于姿态闭环控制的球面并联仿生眼系统设计与研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、基于姿态闭环控制的球面并联仿生眼系统设计与研究第33卷第3期2011年5月机器人ROBOT)1.33.No.3May,2011DoI:1O.3724/SEJ.1218.2011.00354基于姿态闭环控制的球面并联仿生眼系统设计与研究李超,谢少荣,李恒宇,缪金松,徐元玉,罗均(上海_人学机电工程与自动化学院,』二海200072)摘要:提出了一种基于姿态反馈的球面并联机构闭环控制方法,有效地解决了该机构输入与输出之间复杂的3维非线性强耦合映射关系给构建闭环系统带来的问题.问时将球面并联机构用到机器人眼设计上,制作了类似人跟运动特点,比人眼尺寸略大,具有控制和视频信号接
2、口的仿生眼实物:基于数字信号处理器(DSP)的控制系统实现了逆解和闭环控制算法的实时在线计算.实验结果表明,姿态闭环控制算法有效提高了仿生眼的定位精度.关键词:球面并联机构;机器人眼;仿生眼;闭环控制,中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1002—0446(2011)一03—0354—06SystemDesignandStudyonBionicEyeofSphericalParallelMechanismBasedonAttitudeClosed-loopControlLIChao,XIEShaorong,LIHengyu,MIAOJinsong,XUYu
3、anyu,LUOJun(SchoolofMechatronicsEngineeringandAutomation,ShanghaiUniversity,Shanghai200072,China)Abstract:Anattitudefeedbackbasedmethodforestablishingtheclosed—loopcontrolsystemofsphericalparallelmech—anism(SPM)isproposedtocircumventthedifficultycausedbythecomplex,three—dimensional,non
4、linearandstronglycoupledrelationshipbetweentheinputandoutputofthemechanism.SPM,then,isemployedtOthedesignofbioniceyewhichemulatesthefunctionofhuman'Seyebutisbiggerthanitinsize,andincorporatestheinterfaceofthesignalofcontrolandvideo.Inaddition,thereal—timeonlinecalculationoftheinverseki
5、nematicsandtheschemeoftheclosed-loopcontrolisconductedonDSP(digitalsignalprocessor).'Finally,theexperimentalresultssubstantiallyconfirmthattheimprovedpositioningprecisionofthebioniceyeisobtainedbyintroducingtheproposedalgorithm.Keywords:sphericalparallelmechanism(SPM);roboteye;bionicey
6、e;closed—loopcontroll引言(Introduction)球面并联机构是一种可实现三自由度转动的l并联机构I1j,这种运动特点正好与人眼的运动特点(..?相同.参考人眼运动特点和结构特点设计的球面并联仿生眼,弥补了当前绝大部分机器人眼只能实现二自由度转动而缺少绕视轴自旋的缺憾,降低了机器人自身姿态改变和目标本体姿态变化对接收视频图像质量的影响,减轻了人眼观察和计算机处理这些视频信号的难度.在仿生眼三维模型的运动仿真结果与理论计算结果完全一致后,构建了基于DSP的控制系统对仿生眼进行运动控制.但在此过程中,我们发现由于各零件尺寸很小,结构复杂且空间尺寸
7、多等冈素影响,零件的加工精度和装配精度等很难满足设计要求,仿生眼有一定的定位误差,尤其是在大角度定位时.为了解决该问题,本文提出一种基于姿态反馈的球面并联机构闭环控制方法,通过在眼球上安装姿态传感器反馈实时姿态,有效地解决了球面并联机构输入与输出之间复杂的3维非线性强耦合映射关系给构建闭环系统带来的诸多问题,提高了仿生眼的定位精度.2眼球运动特点及Fick坐标系(Movingcharacteristicsofeyeandcoordinatesys.temsofFick)眼球运动在视觉中起着至关重要的作用,它可以近似地看作是眼球绕其几何中心的3自由度球面运动I3】
