视觉伺服

摘要： 传统起重机自动定位方法精度低,稳定性差,不能形成真正的闭环控制,现有起重机视觉定位方法普遍存在抗扰动性能差和视觉雅可比矩阵参数难以获得等问题.为了解决外部扰动影响视觉伺服定位精度和稳定性的问题,建立了扰动工况下吊装末端执行器的位姿数学模型,提出一种基于自抗扰控制器的视觉伺服扰动抑制方法.根据图像投影特性,得出雅可比矩阵参数与图像特征微分关系方程,设计了雅可比矩阵参数估计值自适应更新率,并建立闭环动力学方程.根据图像特征误差,构建李亚普诺夫函数,给出了系统稳定性证明.进行仿真与实验分析,结果表明:当视觉误差收敛后,位置与速度曲线均趋于零值,说明在视觉不确定性和恒定、瞬时扰动的情况下,本文方法仍然具有令人满意的定位精度.通过与其他控制方法的对比结果分析可知,本文方法在保证视觉伺服系统定位精度的同时,能够加快视觉误差的收敛速度,具有更好的稳定性,因此,适用于吊装用起重机自动定位视觉伺服系统.

摘要： 考虑具有可见性约束和执行器约束的载荷不确定移动机器人视觉伺服系统,提出一种鲁棒视觉伺服预测控制策略.首先将该移动机器人视觉伺服系统建模为关于视觉伺服误差和驱动的不确定系统.其次,对约束的视觉伺服误差子系统,设计基于半正定规划的速度规划预测控制算法.该算法分为离线计算和在线调度两个部分,降低预测控制算法的在线计算量.而对约束的视觉伺服驱动子系统,采用极小极大鲁棒预测控制算法,实现对视觉伺服误差子系统的规划速度的渐近跟踪.进一步,建立了载荷不确定移动机器人视觉伺服误差和驱动系统的鲁棒渐近稳定性结果.最后,对比仿真结果验证了本文策略的有效性和优越性.

摘要： 针对系统标定和雅可比在线求解难问题,引入非线性状态反馈,研究一种基于自抗扰控制器(ADRC)的机器人视觉伺服控制算法.利用无模型理论和非线性自抗扰技术建立机器人“视觉-运动”空间映射,进而设计不依赖雅可比建模的视觉反馈控制器,其中采用跟踪微分器(TD)跟踪视觉空间期望特征;利用扩展状态观测器(ESO)实现未建模雅可比反馈补偿;最后利用非线性状态误差反馈(NLSEF)规则得出机器人运动空间控制量.本文构建的视觉伺服控制方案面向未知系统标定和目标深度信息的机器人任务操作.手眼标定六自由度无标定机器人抓取定位的实验表明,视觉空间特征轨迹平滑稳定在相机视场中,笛卡尔空间机器人末端运动平稳,无震荡回退,抓取定位精度高.

摘要： 针对无标定手眼机器人视觉伺服控制问题,提出了基于图像轨迹规划与时序控制相结合的视觉伺服方法。给出了图像平面和任务空间的轨迹规划方法,设计了卡尔曼滤波器估算目标与相机相对位姿,结合相机测量实现了雅可比矩阵的自适应估算。在此基础上设计了基于图像视觉反馈的视觉伺服控制器,实现了机器人的目标视觉跟踪。通过MATLAB仿真和实验研究对该算法进行了验证,并与经典PBVS(Position-based visual servoing)、IBVS (Image-based visual servoing)方法进行了比较试验,仿真及实验结果验证了该算法的有效性。

摘要： 针对具有外部扰动和量化反馈的图像视觉伺服移动机器人轨迹跟踪问题,提出了一种基于超螺旋算法的量化反馈控制方法,首先使用超螺旋滑模控制方案,将扰动项放入滑模高阶导数中,减少滑模控制中的抖振现象;接着将量化误差的界限放入滑模开关函数中,来抑制量化对系统稳定性的影响;通过李雅普诺夫函数证明了系统可以在有限时间收敛至与量化参数相关的较小区域内,最后通过动态调节量化参数,使系统最终可以收敛至零。通过仿真结果验证了控制方案的有效性。

摘要： 文章针对当前医用显示器检测设备体积与质量较大,难以在医院环境开展现场校准工作这一问题,提出一种基于视觉伺服的机器人辅助医用显示器可视角检测系统设计。该系统由搭载工业相机与亮度计的机械臂来实现,工业相机通过识别显示于医用显示器中心位置的标靶,获取显示器的坐标信息,将显示器坐标转换至机器人坐标系下,亮度计随机械臂围绕显示器中心位置移动,检测显示器全白场与全黑场信号以测试医用显示器可视角度。经测试,该基于视觉伺服的机器人辅助医用显示器可视角检测系统能够按照要求完成医用显示器可视角检测任务。

摘要： 蝴蝶兰种苗自动化切割可降低组培苗染病几率,提高种苗品质。为实现蝴蝶兰种苗自动化切割,该研究针对种苗结构特性提出基于拟合直线的切点定位方法,并配合切割方法设计了弹性切割末端,搭建了基于视觉伺服的蝴蝶兰种苗切割系统。首先,采用深度学习模型对采集到的图像进行目标检测;然后,根据检测结果使用基于几何规则的切割点定位算法计算切点;最后,将切割坐标传输给切割执行机构完成切割作业。目标检测试验中,ShuffleNet v2-YOLOv5模型检测精度达96.7%,权重文件大小1.3 MB,平均检测时间0.026 s。种苗切割试验中,切割合格率高于86%,单株平均切割时间小于18 s。该系统能有效完成蝴蝶兰种苗切割任务,为蝴蝶兰组培苗自动化生产提供新思路。

摘要： 为解决番茄枝叶修剪机械手无法准确找到番茄侧枝修剪点的问题,保证番茄枝叶修剪机械手工作效率,提出基于不同边缘类型的番茄侧枝特征点识别方法。在粒子群算法优化的神经网络(PSO-BP)的基础上设计“眼在手上”视觉伺服控制系统。通过对番茄植株横纵边缘分割,分别进行横向边缘和纵向边缘的提取,用阈值分割除去番茄叶片的短边缘,并记录其交点横纵坐标,限制交点分别在横向边缘的上边缘和下边缘,得到对偶的番茄侧枝点。试验结果表明,所设计的视觉伺服系统能成功的识别番茄侧枝点,仿真试验测试得到图像特征的实际值和期望值误差在3~5个像素之间,五自由度的机械手能在4 s内移动到期望位置,为农业修剪枝叶机器人进一步研究提供参考。

摘要： 针对目前方法对机器人返航路径进行确定时,由于未能对巡检机器人的参数进行整定,导致该方法选定的路径存在迭代次数高、与实际轨迹误差大、避障效果差以及搜索路径长度短的问题,提出基于视觉伺服的巡检机器人返航路径确定方法。该方法首先利用视觉伺服控制方法对巡检机器人的速度进行控制,采集速度数据并规整成小组对其进行离散化处理;再依据处理结果构建非线性函数,对巡检机器人的机械参数进行参数整定处理;最后以整定后的参数为基础,对巡检机器人的全局路径和局部路径进行规划处理,从而实现巡检机器人返航的路径确定。实验结果表明,运用该方法选定的路径迭代次数少、与实际轨迹误差小、避障效果好以及搜索的路径长度短。

摘要： 在基于图像的视觉伺服系统中,由于图像雅可比矩阵是时变的,实时求解图像雅可比矩阵是该领域研究的一个关键问题。提出了一种已知物体表面几何形状尺寸快速求解特征点深度信息的算法,并计算出当前时刻图像雅可比矩阵的值。在仿真实验中验证了该算法的有效性,仿真结果表明:4个特征点误差呈指数趋势下降,且机器人每个关节的速度曲线较为光滑,机器人能较为光滑地运动到期望位置,没有明显的抖动现象,机器人末端的速度曲线图也较为光滑,相机没有发散或回退的现象出现。最后,相机安装在6自由度机器人末端,完成对一个静态物体定位精度的研究。实验结果表明:四个特征点的误差最终收敛至1个像素以内,进一步验证了该算法的有效性。

摘要： 在目前的多旋翼无人机研究中,无人机的自主精确着陆对于无人机灾后救援、投放货物等具有重要意义.为解决旋翼无人机自主精确着陆问题.本文介绍了一种基于视觉伺服实现四旋翼无人机自主着陆的方法.具体包括设计特定的着陆标志,设计图像检测算法,之后通过基于图像的视觉伺服来跟踪平台上的着陆标志并实现自主着陆.最后通过在V-rep下仿真实现了视觉伺服控制.仿真结果表明,基于视觉伺服控制算法能满足无人机的自主精确着陆.

摘要： 视觉伺服研究是绝缘子水冲洗机器人研究的重要内容,其研究成果用于机器人自动瞄准绝缘子.水冲洗机器人采用基于图像的视觉伺服控制方案,对冲洗机器人的图像雅克比矩阵进行计算,设计基于机器人位姿参数和绝缘子高度信息获取图像深度的方法,最后基于Robotics Toolbox和Visual Servoing Toolbox工具箱对冲洗机器人视觉控制方案进行建模、仿真,结果表明基于图像的机器人视觉伺服系统能够实现对绝缘子瞄准功能.

摘要： 针对磁锚定手术机器人的同时具有转动关节和移动关节机械臂的运动特点,提出了一种基于图像的视觉伺服系统.首先建立了系统的成像模型,并求解出图像雅可比矩阵.然后建立了机器人的运动学模型,并求解出机器人雅可比矩阵.机器人在二维平面内运动,图像空间的维数与运动空间的维数相同,总的雅可比矩阵是非奇异的.为了简化视觉控制器的设计难度,反馈控制器采用PI图像控制器,同时还可克服系统的静差.最后对建立的视觉伺服系统进行Matlab仿真,结果验证了提出方案的可行性.

摘要： 提出了一种基于视觉伺服的四旋翼飞行器悬停控制方法.选取图像矩为特征,利用机载惯性测量单元的数据,通过投影到虚拟成像平面上以简化由飞行器线运动和角运动耦合所导致的雅克比矩阵的复杂结构.进而结合四旋翼飞行器的动力学模型,建立视觉伺服的动力学模型,在近似线性化的基础上,采用反步法设计控制器实现飞行器的悬停控制.最后通过实验验证了该方法的有效性.

摘要： 针对家庭环境中服务机器人的物品抓取问题,以NAO机器人为实验平台,提出了一种结合迭代学习控制的基于位置的视觉伺服抓取算法.结合Bumblebee2双目立体相机构建了视觉伺服系统,对NAO机器人的机械臂进行了运动学建模.针对静止物品和传递过程中运动物品的抓取问题,分别设计了李雅普诺夫渐进稳定的基于位置的视觉伺服(PBVS)抓取控制律,最后为克服机械误差和物品运动预测误差的影响,结合迭代学习控制对PBVS控制律进行了改进,通过迭代实验验证提出的方法能够快速校正系统误差,提高系统响应速度,使机器人能够快速、稳定地完成目标物品的抓取,实现相应的家庭服务.

摘要： 针对一类非完整轮式移动机器人动态反馈在视觉伺服下的有限时间跟踪问题进行了讨论.首先介绍了非完整移动机器人的运动学模型和基于参数未校准下的视觉伺服反馈运动学模型,并给出了跟踪误差系统,将跟踪问题转变成误差系统的有限时间镇定问题,然后利用有限时间稳定性定理和反步构造法设计连续的有限时间控制器,使得闭环系统在有限时间内能跟踪上所给的参考轨迹.最后给出了一个例子并设计了其有限时间跟踪控制器,仿真实验验证了所设计控制器的有效性.

摘要： 提出了一种基于移动机器人双目摄像头的图像视觉伺服方法，实现了基于图像视觉伺服的移动机器人自主导航。当匹配图像特征点时，采取KLT算法和基于Harris算子角点检测与匹配算法相结合的方法，大幅优化了整个工程的运行时间，并结合RANSAc算法剔除误匹配的特征点对，使机器人能够精确地定位。实验结果证明该方法有效、正确。

摘要： 为获得高效的微装配机器人系统性能，避免复杂的摄像机标定，提出了一种基于图像雅可比模型辨识的微装配机器人无标定视觉伺服结构和控制算法；设计了视觉伺服控制律；成功进行了微操作手二维平面定点、直线轨迹跟踪、圆周轨迹跟踪和三维涂胶运动实验，实验结果表明：提出的系统结构和控制算法具有良好的实际效果。

摘要： 在机器人的控制领域,机器人的运动轨迹的研究,一直处于重要的地位.该研究是基于AR码的标记,利用单目摄像头和AR码构成视觉伺服控制系统,得到准确的物品位置和姿态,设计出基于位姿的视觉伺服(Position-Based Visual Servoing,PBVS)控制方法,该方法可以自主规划出机械臂抓取轨迹并可以根据AR码的姿态调整假臂的末端姿态来完成抓取动作.运用PBVS控制方法可以很好的解决机械臂在工作过程中的稳定性,以及控制时的实时性和精确性等问题,最后经过试验的验证得到很好的机械臂抓取轨迹.

摘要： 提出了一种基于显微视觉伺服和多机械手协同操作的微装配机器人系统，该系统由微操作机械手、显微视觉和微夹持器3部分构成。介绍了系统总体结构、三机械手协同操作微装配平台、双光路立体显微视觉、2种不同类型的微夹持器装置，以及面向微装配机器人的TsB分级智能控制方法。装配实验表明：该系统能实现对亚毫米零件的精密装配。

摘要： 本发明涉及一种视觉伺服割草机器人目标跟踪方法和视觉伺服割草机器人。该方法包括：S1、使目标点位于旋转摄像头的视野范围内；S2、获取割草机器人的航向和旋转摄像头的光轴的第一夹角，以及旋转摄像头的视野范围内目标点的预设轨迹和光轴的第二夹角；S3、根据第一夹角和第二夹角调整割草机器人的航向；S4、重复执行步骤S1至步骤S3，使割草机器人持续跟踪目标点。本发明使用摄像头实现割草机对目标物体的跟踪，提升割草机的智能化水平，增加应用场景。

摘要： 本发明公开了一种视觉伺服方法和视觉伺服系统，该方法包括：通过移动边缘计算MEC系统接收由预定区域内的分布式的采集设备通过机器到机器M2M信道进行广播的视觉相关信息；其中，M2M信道是预先在通信网络中部署的基于广播的信道；通过MEC伺服中间件对接收到的视觉相关信息进行视觉处理，得到第一视觉反馈信息，并根据预定任务的实现策略对第一视觉反馈信息进行处理，得到第一行为控制信息；通过M2M信道广播第一行为控制信息，以使预定区域内的机器人设备执行与第一行为控制信息相对应的动作，从而对机器人设备进行伺服控制；通过该方法，可以提高视觉伺服控制系统进行视觉处理的性能和速度。

摘要： 本发明涉及一种视觉伺服割草机器人目标跟踪方法和视觉伺服割草机器人。该方法包括：S1、使目标点位于旋转摄像头的视野范围内；S2、获取割草机器人的航向和旋转摄像头的光轴的第一夹角，以及旋转摄像头的视野范围内目标点的预设轨迹和光轴的第二夹角；S3、根据第一夹角和第二夹角调整割草机器人的航向；S4、重复执行步骤S1至步骤S3，使割草机器人持续跟踪目标点。本发明使用摄像头实现割草机对目标物体的跟踪，提升割草机的智能化水平，增加应用场景。

摘要： 本发明实施例公开了一种工业机器人视觉伺服系统、伺服方法及装置，工业机器人视觉伺服系统包括：六轴机器人、焊缝跟踪器、标定物、无线手持示教器、USB无线接收器、红外激光定位基站、机器人控制柜、焊机电源控制柜、上位机控制柜和自动送丝系统。实现了免编程的快速示教，规避工件来料不均，实现焊接热变形的实时跟踪；改进了传统焊接自动化系统的工作流程，操作工无需使用示教器进行繁琐的示教编程，且由于焊缝跟踪采用了基于深度学习的识别技术，大大提高了焊接自动化的通用性；另外从焊接路径规划、示教、系统标定，再现到焊接实时跟踪，完全集成在同一个上位机界面中，方便操作人员进行流程的操作与管理。

摘要： 本发明公开了一种基于视觉传感器的视觉伺服自动定位装置，包括底柱箱、视觉传感器，所述底柱箱的外侧壁开设有通风散热口，所述底柱箱的内底面固定连接有电机，所述底柱箱的外侧面均匀固定连接有两个固定板，所述固定板的上下两端均开设有紧固口，所述底柱箱的上表面中心处开设有第一转动口，所述底柱箱的上表面中心处固定连接有底凸台。本发明，调节机构的设置，通过扳块、横凹块、卡接短轴等的共同协作，成功实现了对视觉传感器运动方向的快捷高效控制，极大的提高了视觉传感器的灵活性，使得视觉传感器接收的信息更加广泛、充分，极大的提高了视觉伺服自动定位的精确性，且结构设置精巧、实用，有利于操作、适于推广使用。

摘要： 本发明公开一种基于测距传感器和视觉传感器的视觉伺服自动定位装置，属于机器人视觉伺服目标定位系统及机器人标定技术领域，包括集成模具、视觉传感器和至少两个测距传感器，视觉传感器和测距传感器集成安装于集成模具上，集成模具的顶部设置有用于与机器人的机械臂末端连接块连接的固定转接板；视觉传感器和测距传感器均与一主控器信号连接。本发明中视觉传感器与测距传感器可以同时将图像信息与距离信息传递给主控器，为对目标物体位置和姿态进行高精度定位提供了可能，具有集成性，安装方便，易于视觉信息与测距信息的融合集成，可同时满足伺服中对于机器人姿态控制的简单性，精确性以及稳定性要求，实用性强。

摘要： 本发明为肿瘤放射治疗视觉监测与视觉伺服智能控制方法:1）根据放疗计划阶段模拟定位医学成像系统、放疗摆位阶段治疗室内光学成像系统、放疗计划执行阶段机载医学成像系统等采集的多模态医学影像和多视觉光学图像，通过智能分析处理，对放射治疗全过程中的肿瘤放疗靶区和危及器官、搭载患者的放射治疗床和治疗设备及治疗室内辅助治疗人员和物体进行监测、识别、定位；2）根据肿瘤放疗全过程不同阶段采集的光学图像和（或）医学影像和临床放疗过程质量保证要求，通过多级多视觉伺服智能控制系统（算法）对肿瘤放疗全过程中的放射治疗床、治疗设备、机载医学成像系统、治疗室内光学成像系统进行智能化、自动化、高精度、高鲁棒视觉伺服控制。

摘要： 本发明提出一种基于机器视觉的视觉伺服对准系统，包括：图像采集模块，用于采集物体和基底的图像；主控计算机，对实时采集到的物体图像和基底图像进行相关的图像处理，计算出物体和基底对准物的位置信息，从而得到物体和基底的相对位置偏差；嵌入式平台，接收所述主控计算机根据计算结果所产生的驱动控制信号；三自由度移动平台，接收所述嵌入式平台的驱动控制信号，驱动电机及支架机构运动。本发明提出的基于机器视觉的视觉伺服对准系统，可靠性高，成本低，易于实现，本发明设计了一套自动对准系统，使其成为研究的通用平台，适用于多种目标物的对准。

摘要： 本发明提供了一种基于手眼视觉伺服技术的铁钻工目标检测方法及系统，涉及数据处理相关技术领域，通过图像采集设备获得钻柱图像信息和铁钻工图像信息；将钻柱图像信息和铁钻工图像信息分别输入深度学习算法模型进行图像特征识别，得到钻柱定位信息和铁钻工位姿；通过距离传感器，获得距离检测信息；根据钻柱定位信息、铁钻工位姿通过手眼协调算法对铁钻工进行对中处理及钻柱规格识别；构建专家知识库，根据钻柱规格识别结果、铁钻工位姿在专家知识库进行匹配，获得匹配握紧力；根据匹配握紧力、距离检测信息通过模糊控制器进行铁钻工开度、扭矩的自适应模糊控制。实现铁钻工自动对中和对钻柱进行规格识别的功能，并自动调节握紧力的技术效果。

摘要： 本发明公开了一种基于深度点云的移动机器人视觉伺服控制方法和系统，方法包括：获取移动机器人周围环境深度点云信息；对所获取的深度点云信息进行预处理，得到障碍物的方向和距离信息；根据障碍物的方向和距离信息以及移动机器人的当前位姿计算得到移动机器人与障碍物的当前相对位置；根据预设的移动机器人的期望位姿、移动机器人的当前位姿以及移动机器人与障碍物的当前相对位置计算得到移动机器人的位姿误差；根据移动机器人的位姿误差调整移动机器人的位姿。本发明解决了传统的视觉伺服对弱纹理特征图像特征难以提取的问题，且计算量更低、鲁棒性更高、稳定性更好。