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1、第10卷第5期电机与控制学报Vol110No152006年9月ELECTRICMACHINESANDCONTROLSep.2006机器人视觉伺服系统的无源化设计1211武波,张岩岩,李惠光,徐鹏(1.燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛066004;2.燕山大学机械工程学院,河北秦皇岛066004)摘要:针对视觉伺服机器人手眼定位问题,采用非线性系统理论中的无源化方法,在不需要物体的深度精确值、几何模型及单应性矩阵的计算情况下,设计了摄像机的平移和旋转速度,同时使用自适应控制方法对深度进行估计;基于图像误
2、差实现伺服控制,确保了系统全局渐近可稳定性,该稳定性条件不依赖摄像机的内参数变化。仿真结果表明,利用本方法所设计的控制器,给出了摄像机的速度(包括平移和旋转速度),且能够很好地驱使摄像机由任意初始位置向期望位置运动,实现大范围内渐近稳定。关键词:视觉伺服;稳定性;非线性系统;无源化中图分类号:TP242文献标识码:A文章编号:1007-449X(2006)05-0522-04Thevisualservoingdesignwithpassivitymethod1211WUBo,ZHANGYan2yan,
3、LIHui2guang,XUPeng(1.InstituteofElectricalEngineering,YanshanUniversity,Qinhuangdao066004,China;2.MechanicalEngineeringCollege,YanshanUniversity,Qinhuangdao066004,China)Abstract:Anewapproachisproposedtovision2basedrobotcontrol,whichusesthepassivitymetho
4、dofthenonlinearsystemtodesignthecameratranslationalandrotationalvelocitywithoutrequiringknowledgeofgeometricalmodelsoftheobjectorprecisefeaturepointsdepthandcomputinghomographymatrix.Inthecaseofunknownobjectdepth,anadaptivenonlinearcontrolschemeisusedto
5、estimatethepointsdepth.Fromanyinitiallocationthecameracanpreciselyreachitsdesiredpositionwhilethesystemisgloballyasymptoticallystable,andthestabilityconditiondoesnotdependonthevariationoftheintrinsicparametersofthecamera.Thesimulationshowsthatourmethodi
6、seffective.Thesimulationshowsthatthecontrollerdesignedwiththeproposedalgorithmcandrivethecamerapreciselytoreachitsdesiredpo2sitionfromanyinitiallocationandtheclosedsystemisgloballyasymptoticallystable.Keywords:visualservoing;stability;nonlinearsystem;pa
7、ssivitymethod[1]上)如何由初始位置运动到期望位置。依据误差1引言[2]信号的不同,视觉伺服分为基于位置的视觉伺服[3-5]手眼机器人伺服视觉系统的研究近几年来受到和基于图像的视觉伺服以及基于位置和图像的[6-7]控制与机器人界的广泛关注,它的主要任务就是利混和方法。无论是哪种算法,目前伺服视觉控用物体一些特征点的当前位置视觉信息及期望位置制所面临的主要问题是全局渐近稳定性(即摄像机视觉信息控制摄像机(安装在机器人的末端执行器由任何初始位置运动到期望位置时,系统是收敛收稿日期:2005-
8、09-14;修订日期:2006-07-07作者简介:武波(1968-),男,博士研究生,研究方向为鲁棒控制、视觉伺服;张岩岩(1980-),男,硕士研究生,研究方向为机电集成及控制;李惠光(1947-),男,硕士、教授,研究方向为采样系统理论、Delta算子理论、机器人视觉伺服;徐鹏(1981-),男,硕士研究生,研究方向为机器人视觉伺服控制。第5期机器人视觉伺服系统的无源化设计523的)、物体深度的精确测量、图像噪声的抑制、摄像3主要结果机的内外参数对
