CN115122325B 一种具有视场约束的拟人化机械手鲁棒视觉伺服控制方法 （湖南大学）

一种具有视场约束的拟人化机械手鲁棒视本发明公开了一种具有视场约束的拟人化人手腕的相机传感器采集工件上的二维码图像角相结合设计具有仿人特性的视觉伺服视场约2步骤S200：结合机械臂动态模型、视觉系统动态模位置误差向量，结合障碍李雅普诺夫函数设计具有仿人特性的视觉伺服视场约束控制器，步骤S500：获取当前关节角速度，根据所述期望关节步骤S600：将所述控制信号发送给机器人，驱动机BTe2xeTc2xc2To＝BTe1xeTc1xc1ToBTe1和BTe2分别为机械臂两组末端位姿相对于机械臂基座的坐标转换关系矩阵，步骤S190：根据坐标变换关系等式求出机械臂末端与相机坐标系之间的转换关系eTc，3步骤S210：通过机械臂末端与相机坐标系之间的转换s为任务雅可比矩阵；4，i＝1,2,...,2m为图像特征点误差向量z1＝[z11,特征点z1误差关于时间的导数为⃞=J,(z2+a)-iy,带入并引入图像特征位置约束，是机械臂从肩部到手腕的矢量，丽是从机器人的肘部到手腕的矢量；ψE∈R3X3表示臂角与零空间关节速度之间的映射关系，该映射关系JE是从机器人步骤S460：通过机器人雅可比矩阵的零空间投影关系，6Xn为单位矩阵。5步骤S530：根据所述期望关节角速度和所述当前关节步骤S540：利用基于视觉伺服的滑模控制补偿力矩控制器中机器人未知参数项C(q,q)a-G(q)-M(q)⃞,增强系统鲁棒性，基于视觉伺服视场约束控制器设计滑模面，滑模力矩控制器设计为：和k2＝[k21,k22,...,k2i]T,i＝1,6工作试图使用路径规划来避免图像特征轨迹超出相机FOV。有学者设计了在虚拟图像平面定性分析过程中直接给出了控制律。有学者采用BLF来确保单输入输出非线性系统保持在制是提高控制系统鲁棒性的可行方法。有学者提出一种结合滑模控制(SMC)和Takagi_7度之间的映射关系得出零空间关节角速度，根据零空间关节角速度和特征点位置误差向c1To和c2To分别为机械臂两组不同末端位姿下相机与标定板之间的坐标转换关系，eTc1[0027]步骤S190：根据坐标变换关系等式求出机械臂末端与相机坐标系之间的转换关8=[u,VYI',i=1,2…,m为特征点速度，L为图像交互矩阵，Vc为相机速度；)T,i＝1,2,...,m9[0058]特征点z1误差关于时间的导数为带入并引入图像特征位置ψ[0067]j,=JW,夫函数设计机器人力矩控制器τ使系统稳定：[0079]步骤S540：利用基于视觉伺服的滑模控制补偿力矩控制器中机器人未知参数项模力矩控制器设计为：臂能够实现基于臂角旋转的仿人运动；设计滑模(SMC)力矩控制器驱动机器人到达期望特[0083]图1为本发明一实施例中一种具有视场约束的拟人化机械手鲁棒视觉伺服控制方[0086]图4为本发明一实施例中视觉伺服视野约束控制方法执行效果示意图，其中，图(a)是经典视觉伺服控制方法与PID控制方法下的执行效果，图(b)是视觉伺c1To和c2To分别为机械臂两组不同末端位姿下相机与标定板之间的坐标转换关系，eTc1[0103]步骤S190：根据坐标变换关系等式求出机械臂末端与相机坐标系之间的转换关体如图2所示，Sawyer机器人的末端执行器配备了RealSenseD435i摄像头，采用眼在手结构。视觉部分包含RealSenseD435i摄像头、AprilTag二维码和视觉伺服平台(ViSP)。器是通过Intera_SDK实现。Intera_SDK和ViSP在配备Ubuntu18.04和ROSmelodic的计算机d为期望特征点。度之间的映射关系得出零空间关节角速度，根据零空间关节角速度和特征点位置误差向[0140]特征点z1误差关于时间的导数为带入并引入图像特征位置是机械臂从肩部到手腕的矢量，丽是从机器人的肘部到手腕的矢量。绕轴丽所成的夹角组成。ψ[0150]j,=JW,[0160]zz=q-eR"数设计机器人力矩控制器τ使系统稳定：[0169]具体地，力矩控制器中的M(q)d+c(q,⃞)a+G(q)项未知，会导致控制性能差。存在一种基于机器人机械手的参数矢量，以满足M(q)⃞+c(q,j)a+G(q)=D(q,j,a,w)p,其是描述机械臂质量的未知常数参数矢量，上限满足[0170]步骤S540：利用基于视觉伺服的滑模控制补偿力矩控制器中机器人未知参数项C(q,q)a-G(q)-M(q)u,增强系统鲁棒性，基于视觉伺服视场约束控制器设计滑模面为滑模力矩控制器设计为：取出的当前特征点图像坐标以及图像交互矩阵L打包为ROS话题的形式发送到Intera_SDK用于大多数典型的工业串行机械手；(2)障碍李雅普诺夫函数被创新地引入设计视觉伺服[0177]本发明公开了一种适用于具有视场约束和臂角运动的拟人化机械手鲁棒视觉伺识别图像特征以及生成7DOF机器人控制信号，并将该控制信