收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于Hamilton的机器人双目视觉伺服控制及观测器设计

杨波  
【摘要】:机器人视觉伺服性能的优劣是衡量机器人智能化水平的一个重要方面。由于机器人系统易受不确定性、扰动及部分状态量不可测等因素的影响,使得其视觉伺服控制器的设计变得特别复杂,且稳定性分析十分困难,这是目前机器人视觉伺服控制的瓶颈之一。而广义Hamilton系统,由于其结构清晰,物理意义明确,且系统的Hamilton函数就是该系统的总能量,使其在机器人系统的稳定性分析和控制设计上表现出了明显的优越性,为解决上述难题提供了理想的方法与手段。本文主要研究基于Hamilton的机器人双目视觉伺服控制;针对具有双目平行结构的机器人视觉伺服系统,分别考虑了当存在不确定性、扰动时,机器人视觉伺服系统的广义Hamilton实现问题;针对关节角速度不可测问题,基于浸入与不变流形设计了速度观测器。主要研究内容如下: 首先,针对机器人具有双目平行结构的视觉伺服系统,研究了视觉伺服控制器的设计问题。介绍了双目平行结构的视觉伺服系统,并提出了成像灵敏度的概念,对单双目视觉模型进行了比较分析,得出双目模型可以解决单目模型存在深度盲区问题的结论。分别针对该机器人系统存在不确定性和未考虑不确定性两种情况下的广义Hamilton实现问题进行了研究。通过对机器人内部结构的分析,研究其内部固有关系,将不确定机器人视觉伺服系统实现为一类广义Hamilton系统,基于Hamilton实现设计了视觉伺服控制器,并对该闭环系统的稳定性进行了分析。 其次,针对机器人系统存在扰动的情况,研究了基于Hamilton的视觉伺服控制器设计问题。通过对机器人系统质量矩阵的分解,建立了一种模型变换,将带有扰动的机器人视觉伺服系统实现为一类广义Hamilton系统。研究了该系统的L_2干扰抑制问题,同时设计了视觉伺服控制器,使得闭环系统渐近稳定。 然后,针对机器人未配置速度传感器的情况,基于浸入与不变流形的思想研究了机器人系统的速度观测器设计问题。通过对目标系统的定义和流形面的设计,获取了一类偏微分方程使得流行面是浸入的与不变的。对机器人系统设计了全维速度观测器,并获取了观测误差系统。为解决观测误差系统稳定性分析复杂繁琐的问题,将该观测误差系统实现为一类广义Hamilton系统,并证明了该系统的渐近稳定性。 最后,针对机器人双目视觉伺服系统,研究了其速度观测器和视觉伺服控制器的设计问题。针对该系统,采用浸入与不变流形的思想,设计了降维速度观测器。进而,将所获得的观测误差系统重构为一类广义Hamilton系统。基于观测得到的速度,设计了基于图像的视觉伺服控制器,使得闭环系统渐近稳定。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李旭东,宗光华,毕树生,赵玮;生物工程微操作机器人视觉系统的研究[J];北京航空航天大学学报;2002年03期
2 林靖,徐强华,陈辉堂,蒋平,王月娟;基于图象差的平面大范围视觉伺服控制[J];控制与决策;2000年05期
3 刘晓玉;方康玲;;基于神经网络的机器人视觉伺服研究[J];计算机应用;2006年S2期
4 钟金明,徐刚,张海波;基于图像的机器人视觉伺服系统仿真[J];机床与液压;2005年06期
5 黎志刚;段锁林;赵建英;毕友明;;机器人视觉伺服控制及应用研究的现状[J];太原科技大学学报;2007年01期
6 石玉秋;孙炜;孙洪淋;;一种三关节机器人视觉伺服系统研究[J];装备制造技术;2006年02期
7 赵艳花;蒋建虎;李春娟;段晓明;;基于目标运动状态估计的视觉伺服控制[J];电子质量;2008年06期
8 杨逢瑜;王其磊;关红艳;陈君辉;王顺;娄磊;;基于极线几何的机器人视觉伺服控制系统分析[J];西华大学学报(自然科学版);2009年01期
9 周晓;张晓华;邓宗全;张福恩;;管内作业机器人视觉伺服控制中的实时图像处理[J];哈尔滨工业大学学报;1998年03期
10 项龙江,周云龙,薛定宇,徐心和;具有不确定性重力补偿的无标定视觉伺服[J];计算机工程与应用;2004年25期
11 张立勋;卜迟武;;基于视觉的服务机器人轨迹跟踪控制[J];计算机工程与应用;2008年18期
12 钟金明,徐刚,张海波;机器人视觉伺服系统的研究与发展[J];现代制造工程;2005年08期
13 王焕云;李慨;;基于网络直角坐标机器人视觉伺服控制系统理论研究[J];沧州师范专科学校学报;2005年04期
14 张为霖;;型材搬运机器人视觉伺服控制研究[J];机电工程技术;2006年12期
15 武波;徐鹏;李惠光;;具有深度自适应估计的视觉伺服变结构控制[J];机床与液压;2007年04期
16 杜建军;王学影;赵万生;李彩花;;基于Adept机器人的视觉伺服控制系统[J];控制理论与应用;2007年04期
17 张立勋;卜迟武;;基于全局视觉的服务机器人滑模轨迹跟踪控制[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2009年01期
18 李优新;毛宗源;田联房;;基于人工免疫和图像直接反馈的视觉伺服控制[J];华南理工大学学报(自然科学版);2009年05期
19 张国亮;谢宗武;王捷;刘宏;;基于任务函数方法的机器人视觉伺服特性研究[J];控制理论与应用;2009年11期
20 李二超;李战明;李炜;;基于视觉的机器人模糊自适应阻抗控制[J];中南大学学报(自然科学版);2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 刘晓玉;方康玲;;基于模糊行为和神经网络的机器人视觉伺服控制[A];第25届中国控制会议论文集(下册)[C];2006年
2 黄心汉;王敏;吕遐东;;基于显微视觉的靶装配微型智能机器人研究[A];第八届全国核靶技术学术交流会论文摘要集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨波;基于Hamilton的机器人双目视觉伺服控制及观测器设计[D];燕山大学;2012年
2 王社阳;机器人视觉伺服系统的若干问题研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
3 王捷;基于视觉的卫星在轨自维护操作的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
4 邱联奎;基于机械手的视觉伺服控制及其应用研究[D];中国科学技术大学;2006年
5 李戈;基于并行处理的机器人立体视觉伺服系统研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 李明富;生物视觉引导运动机制及机器人手眼协调研究[D];华中科技大学;2009年
7 李优新;机器人无标定视觉伺服系统的多种智能控制方法研究[D];华南理工大学;2009年
8 李鹤喜;基于视觉反馈的焊接机器人自主示教关键技术研究[D];华南理工大学;2010年
9 辛菁;机器人无标定视觉伺服控制系统研究[D];西安理工大学;2007年
10 于保军;基于显微视觉的微操作系统及其伺服控制研究[D];吉林大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐家凯;视觉伺服控制系统在焊接机器人中的应用研究[D];西南交通大学;2011年
2 陈星;多气囊柔性试衣机器人的视觉伺服控制系统的设计研究[D];东华大学;2014年
3 徐晨;移动机器人视觉伺服控制系统的研究[D];电子科技大学;2010年
4 张艳霞;基于力觉和视觉的机械手伺服控制研究[D];河南科技大学;2012年
5 刘绵;无标定视觉伺服控制系统的研究[D];燕山大学;2011年
6 闫振杰;智能机器人视觉伺服系统研究[D];西安理工大学;2004年
7 冷春辉;UP6机械手的双目视觉伺服控制研究[D];燕山大学;2010年
8 张学松;基于ARM的爬行机器人视觉伺服控制系统的设计[D];哈尔滨工程大学;2013年
9 张占领;基于图像的AGV视觉伺服控制研究[D];燕山大学;2011年
10 郭闯强;基于BP神经网络的机器人视觉伺服控制系统设计[D];哈尔滨理工大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978