基于切换策略的机器人视觉伺服控制研究

摘要

随着科学技术的飞速发展，机器人的应用领域逐步扩大，现代工业对机器人技术提出更高的要求，而如何在复杂的工作环境下迅速高效地完成视觉伺服任务，很大程度上取决于控制策略的选取。本文针对基于切换策略的机器人视觉伺服控制进行研究，主要完成以下工作：
　　1、采用基于图像雅克比矩阵的视觉伺服控制策略，以Puma560为机器人模型，在Matlab/Simulink环境下搭建了机器人视觉伺服仿真系统。机器人视觉伺服系统仿真平台的构建方便了后续控制策略的验证工作。
　　2、根据视觉伺服任务不同阶段的要求不同，借助混合动态系统理论，设计了两个子控制器和一组切换规则，从而构成基于确定性切换的视觉伺服控制系统。两个子控制器分别为基于单应性矩阵分解的视觉控制器和基于仿射变换的视觉控制器，前者实现精确定位，但计算相对复杂；后者能在离目标物体较远时迅速靠近目标，并且设计简单，但只能实现机器人的部分位姿。利用确定性切换方法，能充分发挥两个子控制器的优势。
　　3、为了弥补视觉伺服系统中确定性切换方法的缺陷，利用模糊控制思想，在先前两个子控制器的基础上，设计了两种基于模糊规则切换的视觉伺服控制系统，分别为一维模糊切换系统和二维模糊切换系统。仿真实验表明，两种模糊切换方法均能实现两个子控制器间的平滑切换，并且二维模糊切换控制器比一维模糊切换控制器具有更佳的动态特性。

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第1章 绪 论

1.1 选题的背景和意义

1.2 机器人视觉伺服的发展1.2.1 机器人视觉伺服发展历史

1.3 本文的研究内容

第2章 视觉伺服基础和基于图像的视觉伺服仿真模型

2.1 机器人的位姿描述

2.2 摄像机透视投影模型

2.3 雅克比矩阵

2.4 基于图像雅克比矩阵的视觉伺服控制

2.5 小结

第3章 基于确定性切换的视觉伺服控制

3.1 基于单应性矩阵分解的视觉伺服控制

3.2 基于仿射变换的视觉伺服控制

3.3 确定性切换3.3.1 切换系统

3.4 小结

第4章 基于模糊切换的视觉伺服控制

4.1 模糊控制

4.2 模糊切换方法

4.3 小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

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