基于图像特征偏差的姿态调整策略研究.pdf

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1、基于图像特征偏差的姿态调整策略研究刘延杰，景亚宁，隋聪颖(哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室，黑龙江哈尔滨15oo0o)Image——basedResearchonPostureAdjustmentStrategyLIUYanjie，JINGYaning，SUICongying(StateKeyLaboratoryofRoboticsandSystem，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150000，China)摘要：为了实现对泡沫柱空间姿态的调整，研究tures；imageJ

2、acobianmatrix；broydenmethod了基于双路视觉的泡沫柱空间位姿调整策略，建立了系统的运动学模型，在此基础上，提出了基于图像0引言特征偏差的位姿调整策略。在仿真分析中，推导了基于Broyden方法的图像雅可比矩阵在线估计方现阶段微操作机器人越来越多地应用在医疗，程，建立了系统的运动学模型与视觉成像模型，设计微装配系统等相关领域。为了实现高精度的微操作采用了比例控制器。仿真结果表明，采用的图像雅要求，微操作系统常需要采用显微视觉。视觉系统可比矩阵估计方法可以很好地跟踪目标图像特征，作为非接触测量实现了控

3、制的闭环，视觉伺服方法图像特征偏差可以快速收敛到设定要求。按照误差定义的不同分为基于位置的视觉伺服和基关键词：姿态调整；图像特征；图像雅可比矩阵；于图像的视觉伺服2种_】]。在视觉伺服系统中，为Broyden方法了避免复杂的标定过程，以及实现更高的操作精度，中图分类号：TP24视觉伺服常采用图像雅可比矩阵在线估计[2]的方文献标识码：A法完成系统操作。参考文献E53利用基于Broyden文章编号：1001—2257(2014)08—0066—04的非线性优化方法实现了对图像雅可比矩阵的在线Abstract：Inorder

4、tocompletethetaskof估计。基于泡沫柱半自动装配系统模型，采用foam’Spostureadjustment，thestudyofspacepos—Broyden方法在线估计图像雅可比矩阵，设计了比tureadjustmentstrategybasedondualvisionis例反馈控制器，根据图像特征偏差控制系统关节运carriedonandthesystemkinematicmodelisestab—动，通过仿真分析，验证了该方法的可行性，可以很lished．Afterwards，astrategy

5、basedonimagefea—好的跟踪要求的图像特征，快速消除图像特征偏差。turesdeviationisproposed．Inthesimulationanal—l泡沫柱半自动装配系统ysis，theequationisderivedbasedonimageJacobi—anmatrixonlineestimationusingthemethodof泡沫柱半自动装配系统是为了完成泡沫柱与丝Broydeninwhichkinematicmodelandvisualima—阵负载孔的装配任务，在本体设计中，采用正交双路

6、gingmodelisestablishedandaproportionalcon—显微视觉来实现对泡沫柱空间位姿的识别，位姿调trollerisdesigned．Thesimulationresultsshow整平台采用高精度步进电机串联的形式实现对泡沫thatthemethodofimageJacobianmatrixonline柱空间位姿的调整，设计的泡沫柱微装配系统如图1所示。泡沫柱位姿调整模块包含5个电动平台，estimationproposedinthispapercantrackthetar—getimag

7、ewellandtheimagefeaturedeviationcan分别控制X，y，z3个自由度的直线运动以及绕x，y轴的摆动自由度，。左臂位姿调整平台XYZquicklyconvergetothesetrequirements．轴的定位精度≤5m，分辨率为1um／脉冲，旋转平Keywords：postureadjustment；imagefea一台的行程为360。和6。，往返定位精度≤O．003。，分辨收稿日期；2014—05～04基金项目：国家高技术研究发展计划“八六三”资助项目率为0．0009~／脉冲，左臂末端安

8、装泡沫柱夹具，真(2013AA040901)；黑龙江省科研机构创新能力提升专项计划项目(YC13D004)空吸附实现对泡沫柱的粗定位。·66·《机械与审．子)2014(8)影与竖直方向的夹角记为Ot，口，图示角度方向为正。泡沫柱的空间姿态用空间向量，l。一[-7"／]表示，向量与偏转角，妒的对应关系为：{tanO-一