文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191114
中文引用格式： 彭葉予光，武東杰. 機器人無標定視覺伺服系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2020，46(6)：77-81.
英文引用格式： Peng Yeyuguang，Wu Dongjie. Design and implementation of robot uncalibrated visual servoing system[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(6)：77-81.
0 引言
傳統(tǒng)應(yīng)用中，機械臂手眼系統(tǒng)對目標物體的操作都是基于標定過程完成的，標定工作包括：相機內(nèi)參數(shù)標定[1]、機器人運動學(xué)參數(shù)標定和手眼關(guān)系標定[2-4]。但標定具有一些明顯缺點[5-6]，例如：(1)高溫、強輻射等條件下無法進行標定；(2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改變，標定參數(shù)會發(fā)生變化，需要定期進行再標定；(3)標定過程繁復(fù)，需要專業(yè)的人員和設(shè)備，標定成本較高。這些標定工作嚴重限制了智能機器人的發(fā)展和進步，因此研究人員開始深入研究無標定視覺伺服，例如使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來擬合手眼關(guān)系，基于卡爾曼濾波估計雅可比矩陣、基于ADRC的無標定視覺伺服控制等[3]。
無標定視覺伺服(UVS)是在沒有預(yù)先進行手眼關(guān)系標定的情況下，利用視覺反饋的信號形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，引導(dǎo)機器人運動完成相關(guān)任務(wù)的技術(shù)[2]。根據(jù)視覺系統(tǒng)反饋信號是純圖像信息還是估計出的位置，UVS可分為基于圖像的無標定視覺伺服(IBUVS)和基于位置的無標定視覺伺服(PBUVS)[7]。相較于PBUVS，IBUVS不需要相機參數(shù)，可以實現(xiàn)完全的無標定視覺伺服控制，使手眼系統(tǒng)具有更高的靈活性和智能性[8-9]。
本文擬采用IBUVS控制方案實現(xiàn)完全無標定的機械臂末端定位操作，從系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計、關(guān)節(jié)-圖像雅可比矩陣估計算法設(shè)計、控制器算法設(shè)計三方面展開論述，最后通過實驗說明該系統(tǒng)設(shè)計的有效性和可行性。
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作者信息:
彭葉予光1，武東杰2
(1.廈門雙瑞船舶涂料有限公司，福建 廈門361101；2.廈門大學(xué) 航空航天學(xué)院，福建 廈門361102)