机器人视觉伺服制系统研究.pdf

摘要 机器人视觉伺服控制系统研究 学科名称：控制理论与控制工程 研究生： 辛 菁 （签名: ） 导 师 : 刘 丁 教授 （签名: ） 刘 涵 讲师 （签名: ） 答辩日期： 2003.3 摘要 机器人视觉伺服控制是一个具有重要理论研究意义和广阔工业应用前景的基础 性研究课题。 本文首先根据二值图像的特点结合距离变换提出了一种基于GA 模式匹配的复杂 背景下目标的识别方法，该方法能快速准确的匹配图像中的目标，而且对噪声有较强 的鲁棒性；接着对基于PD 的2 种机器人控制算法（直接PD 控制和PD 加前馈补偿控 制）进行了仿真研究，实验结果表明这两种PD 控制算法都具有较好的轨迹跟踪性能， 而且PD 加前馈控制的动态补偿效果也很明显。与PD 加前馈补偿控制相比，直接PD 控制对机器人手臂动态模型误差及外界不确定性干扰具有更强的鲁棒性。 最后建立了实验研究中所用的 MOTOMAN 机器人正向运动学模型并分别用代数 法和迭代法完成了 MOTOMAN 机器人的逆运动学方程的求解；以 MOTOMAN 型工 业机器人为执行机构，采用CCD 摄像机、图像采集卡与PC 机建立了机器人手眼协调 视觉系统，为机器人实时视觉伺服控制系统的理论研究和模拟实验创造了硬件环境。 利用此实验装置采用手眼立体视觉定位方法实现了目标的三维视觉定位，实验结果 表明了该算法的有效性，同时对实验中发现的问题提出了一些解决措施；在此基础 I 摘要 上采用基于位置的动态“look and move ”视觉控制方法完成了MOTOMAN 机器人的 视觉定位实验，从实验结果可以看出整个系统的定位精度比较高，完全适用于一般的 机器人视觉定位场合，并给出了进一步减小定位误差的方法。 关键词 GA 模式匹配 MOTOMAN 机器人 视觉伺服控制 手眼协调视觉系统 II Abstract RESEARCH ON ROBOT VISUAL SERVO CONTROL SYSTEM Speciality : Control Theory Control Engineering Candidate: Jing Xin (Signature: ) Supervisor: Prof. Ding Liu (Signature: ) Lect. Han Liu (Signature: ) Date of Oral Examination: March, 2003 ABSTRACT Robot visual servo control is a fundamental research subject with very important theoretical research sense and industry application prospect. Firstly, A method for object recognition in a complex no