基于扩张状态观测的机器人无标定动态手眼协调

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1、基于扩张状态观测的视器人无标是动态手眼协调摘要机器人手隈协谲是智能纯机器人研究颚蠛的～顼关键技术，密予蒸予标定的机器入手限协调在实际应藤场合掰存在酶一些局限性，随蓿计算枫技术，图像处理技术汉及控铡理论所取荦孽豹进步，研究魏何在手黢关系来熟情瑟下实现对于嚣标的动态鼹踪，也即无标定枫器人动态手眼协调阂题，逐灏成必这一领域媳热点。然嚣这方嚣鼹研究造处于探索除段，还未形成统一媳理论俸系。尽兹提出的冤标定控制方法大多数局限予舅蜷定位或低速运动跟踪，控制效果尚不尽人意。本文蓠先总结了现有无标定机器人手眼协调的研究成果，在阐述了状

2、态观测与李b偿方法对于jE线性系统控制所表现出的有效性和鲁棒性质，根据无标定手眼协调系统所固有的非线性映射关系和耦合关系，将其成功地应用于机器人无标定手眼协调系统，通过对系统未建模动态和未知外扰进行在线估计与补偿，实现了对未知二维与三维空f间运动的动态跟踪。f具体工作包括：《1．阐述了针对于非线性不确定系统控制所提出的基于扩张状态观测的自抗扰控制器的原理和实现方法，对控制器中各个参数对于系统性能的影响作了大量的仿真研究，并给出了参数选择的一般性规律。2．分析了无标定手眼协调系统内在的非线性映射关系和耩合关系，以及系统

3、中的不确定因素和未建模动态；运焉藕合自抗扰控销器源瑾设计了不依赖予特定任务瑟藕合控锱器。零j餍扩张状态观测国家自然科学基金资助项目(资助号#69875010)器在线售计出出于动态模型不确定性秘未知外扰瑟造成静系统总扰动量并在视觉反馈中对其加以枣}髅，从露抵淤了系统的瑟毒不确定性因素趱于控制一陡能的影响，实现了无标定的机器人手眼协调。3．定性分析了所设计的无标定手眼协调控锖Ⅱ器的稳定性和收敛性。在分别对控制器各个组成部分的收敛性进行了分板后，将整个糕合系统化为了两个相互独立的一阶跟踪。微分器形式。4．对于所设计的无标定

4、手眼协调控制器进行了大量的仿真和实验研究。针对全局单眼固定构型，全局眼+手上眼构型以及全局双目视觉等不同视觉反馈缩构设计了相应的控制器形式，实现了二维平面与三维空间的目标定位与跟踪，充分说明了运用扩张状态观测器实现机器入觅标定手眼协调的有效性。5，基于藕合臼抗扰控制器原理和图像雅可比矩阵在线辨识方法，针对两者各离的特点，设计了不依赖于特迩任务的广泛意义下的双}ij环手§瑟协谲控裁器。肉环采箱图像雅可比矩阵瓷线辫识方法去实对遥近系统酶真实模鳖，外环采糯謇抗扰羧隶l器方法对予仍然存在黥未建模动态及未您乡}拢进行动态佶毒卡

5、与毒}偿。在笾基础上设计了联合控铡嚣，仿真移实验验涯了这一方法的可行性弱有效性。y关键词：机器人疽≤，手眼协瀛7无标定，囱抗扰速套赫，扩张疾悉观测器EXT嚣NDEDS瑚EOBSERV嚣R。转AS嚣D◇YNAMlCCoo萎tDlNATloNFo歉UNCA毛lB薹0蠼EDRo辩oTlC至王AN蚤。Ey嚣SYS室嚣濉’A器ST纯ICTRobotichand—eyecoordinationisanimportanttechniqueintheresearchfieldofintelligentrobot．Duetothedi

6、fficultyandtheinevitablelimitsofprecisecalibrationonrobotichand-werelationship，theresearch0nhowtofulfillthetasksofdynamictrackinginthesituationthatthehand-eyerelationshipislessknownorunknown，thatisuncalibratedrobotichand-eyecoordination，hasbeenpaidmoreattention

7、，Nowmostuncalibratedroboticvisioncontrollersarelimitedforstatictasksordynamictrackingforlow-speedmovingobject．髓ispapersummarizessomeresearchfmits涵thefledofunealibratedrobotichand—eyecoordinationfirstly．Afterexpoundingtheeffectivenessandrobustnessofautodisturban

8、cerejectioncontroller(ADRC)tonon—linearsystemwithuncertainty,regardingthenon·linearmappingandcouplingrelationshipinherentlyexistingintherobotichand-eyecoordinationsystem，ane