机器人变焦视觉伺服的研究

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1、万方数据摘要论文题目：机器人变焦视觉伺服研究学科专业：控制理论与控制工程研究生：陈可敏指导教师：刘丁教授辛菁副教授摘要llUlIIIIIIIUIIJfllllllllllruI幽11878——签名：为了使现代工业机器人能够适用于复杂的工作如焊缝跟踪，灌装线的准确定位等，一种基于视觉信息的机器人控制方法一视觉伺服吸引了众多研究人员的关注。在现有机器人的视觉伺服系统中，若机器人的初始位姿和期望位姿相差较远，伺服过程中参考目标物体常偏离摄像机视场，致使伺服任务失败。因此，在视觉伺服过程中确保目标始终清楚的位于摄像机视野之内就成为视觉伺服系统可靠性的关键。本文主要把变焦控制技术与视觉

2、伺服结合起来，解决目标特征点偏离摄像机视野的问题。分析了基于图像雅可比矩阵的机器人视觉伺服系统的基本原理，在该视觉伺服结构中，加入变焦控制，保证摄像机视场可见性，伺服结束时保证焦距收敛到参考值。但是传统的基于图像的变焦视觉伺服系统只适用于焦距最终收敛到期望值的情况，限制了视觉伺服的适用范围。本文针对变焦因素，描述了一种基于不变空间下的视觉伺服方法，该伺服方法不受摄像机内参数变化的影响，并且通过变焦控制，在确保目标始终位于摄像机视场内的前提下，扩大焦距以提高目标的图像分辨率。通过Simulink仿真验证了变焦情况下的4自由度机器人相对于目标的定位，保证了视觉伺服的可靠性。并且在

3、该视觉伺服框架下，根据李亚甫诺夫稳定性分析，设计目标深度自适应策略，通过仿真验证了该方法的有效性，提高了视觉伺服精度。关键词：视觉伺服；图像雅可比矩阵；不变空间；变焦控制；深度自适应本研究得到陕西省自然科学研究基金资助(项目编号：2009JQ8011)万方数据西安理工大学硕士学位论文万方数据AbstractTitle：ResearchonRobotVisualServoingControlSystemwithaZoomingCameraMajor：ControlTheoryandControlEngineeringName：ChenKeminSupervisor：Prof．L

4、iuDingAssociateprof．XinJingSignatuInordertomakethemodemindustrialrobotcanbeappliedtocomplextaskssuchasweldseamtracking，accuratepositioningoffillingline，Manyresearchersfocusonthecontrolmethodofrobotwithvisualinformation·visualservoing．Fortheavailablevisualservoingsystem，thevisualservoingtask

5、failediftheobjectescapefromthefieldofviewofthecameraforlong-time，whentheinitialpositionisfarfromthereferenceposition．Sokeepingallthefeaturepointsoftheobjectinthefieldofviewofthecameraatalltimesduringtheservoingisthekeytoassurethereliabilityofthevisualscrvoingsystem．Inthispaper,combinethevis

6、ualservoingmethodwithzoomingcontroltosolvetheproblemofthefeaturepointsoutofthefieldofviewofthecamera．AnalyzethebasicprincipleoftheimageJacobianmatrixbasedvisualservoingsystem，thenasimplezoomingcontrolmethodiSadoptedinthissysteminordertoassurethefieldofviewofthecameraandguaranteethefocalleng

7、thconvergetothereference．Butthistraditionalimage—basedvisualservoingsystemisonlyapplicabletothesituationthatthefocallengtheventuallyconvergetothereferencewhichlimitsitsapplication．Inthispaper,thevisualservoingcontrolmethodininvariantspaceisdescribedandth