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机器人无标定视觉伺服系统的研究

徐庆坤  
【摘要】: 无标定方法是人们在研究机器人手眼协调过程中,为了克服基于标定方法的弊端而提出的。它是指在不预先标定摄像机和机器人参数的情况下,直接通过图像上的系统状态误差来设计控制律,驱动机器人的运动,使系统误差收敛到一个容许的误差域内的机器人手眼协调方法。 本文在总结现有无标定机器人视觉伺服研究的基础上,搭建了眼固定及眼在手结构的仿真模型,并且对固定目标的视觉定位与运动目标视觉跟踪进行了研究;建立了对固定目标的三维视觉定位任务的实验平台—MOTOMAN-SV3XL型工业机器人视觉伺服系统。具体工作包括以下几个方面: 1.介绍了支持向量机的基础统计学习理论以及支持向量机的基本原理,并对最小二乘支持向量机进行了简单的介绍。采用LS-SVM方法对两连杆逆运动学进行建模仿真。 2.研究了无标定情况下两连杆机器人对二维平面目标的定位和跟踪问题,在视觉反馈中针对定位与跟踪使用比例反馈控制;对MOTOMAN-SV3XL机器人采用眼固定和眼在手的无标定视觉系统,实现对二维平面固定目标的定位。 3.构建了机器人视觉伺服硬件系统,并采用VC++编制其控制软件,对本文所设计的无标定机器人视觉伺服控制进行了大量的实验研究。 4.针对单目眼在手三维定位实验,详细说明了图像特征的选取原则,确定了图像特征变量,提出了相应的视觉映射模型,成功的实现了对三维空间下的目标定位。证明了本文所提方法的有效性。


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