基于多相机的空间机械臂视觉系统

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1、第35卷第3期航天返回与遥感2014年6月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING35基于多相机的空间机械臂视觉系统陈磊高升袁宝峰谭启蒙杜晓东齐哲（北京空间飞行器总体设计部，北京100092）摘要视觉系统是空间机械臂的重要组成部分，空间机械臂除开环控制外的所有工作模式都不能离开视觉系统的引导和辅助而独立实现。文章以建立满足空间机械臂实际应用需求的视觉系统为目标，提出通过分布在不同空间位置的多个相机的协同工作扩展并增强视觉系统的监视和测量能力，并从系统组成、工作模式、测量方式等多方面完成空间机械臂视觉系统方案设计。仿真试验结果表明，目标三维位姿的测量

2、误差与视觉标记点检测结果的误差近似成线性关系，视觉标记点检测的准确性对目标位姿测量的精度具有重要影响。室内环境试验结果表明，在视觉系统的引导下机械臂能够自主完成对目标的定位和捕获，视觉系统满足空间机械臂大范围运动和精准操作任务的应用需求。关键词多相机协同性空间机械臂视觉系统中图分类号:V11文献标志码:A文章编号:1009-8518(2014)03-0035-08DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2014.03.005Multi-cameraBasedSpaceManipulatorVisionSystemCHENLeiGAOShengYUANBa

3、ofengTANQimengDUXiaodongQIZhe（BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering,Beijing100092,China）AbstractSpacemanipulatorisanessentialtoolforspacemission.Visionsystemisthekeypartofaspacemanipulatorsystem,andthenormaloperationofaspacemanipulatorheavilydependsontheguidanceandassistanceofavis

4、ionsystemexceptforopen-loopcontrol.Inthispaper,wedescribeavisionsystemwhichmeetsthepracticalneedsofaspacemanipulatorsystem.Thisvisionsystem,whichconsistsofmultiplecam-eraslocatedatdifferentpositionsinspace,usesamulti-cameracollaborationtechniquetoextendandenhanceitscapabilityofthevisualsu

5、rveillanceandmeasurement.Thepaperfocusesonsomekeyaspectsofthevisionsystemdesignincludingsystemconfiguration,operationmodeandmeasurementmethod.Theexperimentsconductedinasimulationenvironmentshowthatthemeasurementerroroftarget3Dposeisapproximatelylinearlyproportionaltothedetectionerrorofvis

6、ualdotsontarget,andthedetectionaccuracyofvisualdotshasgreateffectonthetargetposemeasurementaccuracy.Theexperimentsconductedindoorenvironmentdemon-stratethatthemanipulatorisabletolocateandcapturethetargetautonomouslyundertheguideofthevisionsystem,whichcansatisfytheneedsofamanipulatorforlar

7、gerangemovementandpreciseoperation.Keywordsmulti-camera;cooperation;spacemanipulator;visionsystem0引言随着空间技术的飞速发展，特别是空间站、航天飞机、在轨服务平台等航天器的诞生及成功应用，收稿日期：2014-01-06基金项目：国家自然科学基金（61231018，61305112）36航天返回与遥感2014年第35卷空间机械臂作为在轨支持、服务的一个关键性技术逐步走上太空，并越来越受到各国的关注。空间机械臂是深入开展航天活动必不可