基于动态目标的机器人无标定视觉伺服系统仿真
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基 于动 态 目标 的机 器 人无 标 定视 觉 伺服 系统 仿 真
赵喜锋 ，杜 向党，巩静静 ，白龙
（ 西北 工业 大学航 海 学院 ，陕 西西安 ７０ ７ ） １０ ２
摘要 ：机器人视觉伺服在智能控制领域有着广 泛的应用 。为了解 决摄 像机标定 影响机器人 视觉伺 服精度 的问题 ，研究
中图分类号 ：Ｔ ２ Ｐ４ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ ３ ８ （０２ １ １ ４ ０ １— ８ １ ２ １ ）１ —１６—
Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｍ ａ ｅ ｂａ ｅ ｂ ｔＶｉｕ ｌＳ ｒ ｏ Ｓ ｓ ｅ ｉ ｌ ｔｏ ｆ Ｉ ｇ ． ｓ ｄ Ｒｏ ｏ ｓ ａ ｅ ｖ ｙ Fra bibliotek ｍ一
种无标定的视觉伺服控制 系统 。采用 基于 图像 的视 觉伺 服方法 ，基 于机器人 仿真 工具箱 和视觉仿 真工 具箱 ，在 Ｍａａ／ ｔｂ ｌ
Ｓｍ ｌ ｋ环境下建立 了图像 反馈机器人手眼视觉伺服系统 Ｓｍ ｌ ｋ模型 。仿真 结果表 明 ：所构建 的机器 人视 觉伺 服系统对 ｉ ｕｉ ｎ ｉ ｕｉ ｎ 于正弦波动 目标 的跟踪定位 ，反 映较 快 、精度 较高 ，能较好 地满足工程应用要求 。 关键词 ：视觉伺服 ；无标定 ；图像 ；系统仿真
机器人 视 觉伺 服 是 以实现 机 器人 的控 制 为 目
小变化 ，根据原有标定参数计算 出的结果会有很大 的 误差 ，就必须重新进行标定 。所 以，为 了更有效地 实 现高精度 的伺服控制 ，作者研究无标定 的视 觉伺服控 制 系统 ，即在不预先标定 摄像机参数 的情况下 ，直 接通过 图像上 的系统状态误差来设计控制律 ，驱 动机 器人达到预期位置 ，最终使 系统误差 收敛 到一个 容许
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２１ ０ ２年 ６月
机床与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ ＣＳ Ｉ
Ｊｎ ２ ２ ｕ ． ０１
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ １ １４ ． １
第４ ０卷 第 １ １期
Ｄ ：１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ０ ＯＩ ０ ３ ６ ／ ．ｓ ． ０ １—３ ８ ． ０ ２ １ ． ３ ｓ ８ １２ １． １０ ５
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的误 差 域 内 。
的而进行 的图像 自动 获取 与分析 ，它利用计算机视觉 的原理 ，快速进行 图形处理 ，在尽 量短的时间内给出 反馈信 息 ，构成机器人的闭环控制 。当研究对象是机 械臂的视觉定位跟踪 时 ，机器人视觉伺服也称为机器 人手眼协调 。随着 图像处理软件 和计算机性能 的不 断 提高 ，机器人手 眼协 调取得 了迅猛 发展 ，广泛应 用于 传送带 工件装 配系统 、焊接系统等。根据控制方式 Ｊ 可分 为基 于位置 （ ｏｉｏ －ａｅ ）的视 觉伺 服 控制 、 Ｐ ｓｉ ｂｓｄ ｔｎ 基 于 图 像 （ｍ ｇ—ａｅ ） 的 视 觉 伺 服 控 制 和 混 合 Ｉ ａｅｂ ｓｄ （ ｙｒ ）视觉伺服控制 。 Ｈ ｂｉ ｄ 基 于图像 的控制 方式 的误 差信 号直 接 在 图像 空 间定义 ，无需估计 目标在笛 卡尔 坐标 中的位 姿 ，减 少 了计算延迟 ，具有 较强的鲁棒性 。但 是 ，在计 算机
基 于动 态 目标 的机 器 人无 标 定视 觉 伺服 系统 仿 真
赵喜锋 ，杜 向党，巩静静 ，白龙
（ 西北 工业 大学航 海 学院 ，陕 西西安 ７０ ７ ） １０ ２
摘要 ：机器人视觉伺服在智能控制领域有着广 泛的应用 。为了解 决摄 像机标定 影响机器人 视觉伺 服精度 的问题 ，研究
中图分类号 ：Ｔ ２ Ｐ４ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ ３ ８ （０２ １ １ ４ ０ １— ８ １ ２ １ ）１ —１６—
Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｍ ａ ｅ ｂａ ｅ ｂ ｔＶｉｕ ｌＳ ｒ ｏ Ｓ ｓ ｅ ｉ ｌ ｔｏ ｆ Ｉ ｇ ． ｓ ｄ Ｒｏ ｏ ｓ ａ ｅ ｖ ｙ Fra bibliotek ｍ一
种无标定的视觉伺服控制 系统 。采用 基于 图像 的视 觉伺 服方法 ，基 于机器人 仿真 工具箱 和视觉仿 真工 具箱 ，在 Ｍａａ／ ｔｂ ｌ
Ｓｍ ｌ ｋ环境下建立 了图像 反馈机器人手眼视觉伺服系统 Ｓｍ ｌ ｋ模型 。仿真 结果表 明 ：所构建 的机器 人视 觉伺 服系统对 ｉ ｕｉ ｎ ｉ ｕｉ ｎ 于正弦波动 目标 的跟踪定位 ，反 映较 快 、精度 较高 ，能较好 地满足工程应用要求 。 关键词 ：视觉伺服 ；无标定 ；图像 ；系统仿真
机器人 视 觉伺 服 是 以实现 机 器人 的控 制 为 目
小变化 ，根据原有标定参数计算 出的结果会有很大 的 误差 ，就必须重新进行标定 。所 以，为 了更有效地 实 现高精度 的伺服控制 ，作者研究无标定 的视 觉伺服控 制 系统 ，即在不预先标定 摄像机参数 的情况下 ，直 接通过 图像上 的系统状态误差来设计控制律 ，驱 动机 器人达到预期位置 ，最终使 系统误差 收敛 到一个 容许
ｆｒＤ ｎ ｍｉ ｊｃ ０ ｙ ａ ｃ０ｂ ｅｔ
Ｚ Ａ ｉ ｎ ，Ｄ ｉ ｇａ ｇ Ｏ Ｇ Ｊ ｇｉｇ Ａ ｏ ｇ Ｈ Ｏ Ｘ ｆ ｇ Ｕ Ｘ ａ ｄ ｎ ，Ｇ Ｎ ｉ ｊ ，Ｂ ＩＬ ｎ ｅ ｎ ｎ ｎ
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２１ ０ ２年 ６月
机床与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ ＣＳ Ｉ
Ｊｎ ２ ２ ｕ ． ０１
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ １ １４ ． １
第４ ０卷 第 １ １期
Ｄ ：１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ０ ＯＩ ０ ３ ６ ／ ．ｓ ． ０ １—３ ８ ． ０ ２ １ ． ３ ｓ ８ １２ １． １０ ５
ｅｖｒｎ ｅ ｔ ｈ ｘｅｉ ｎ ｅｕｔ ｓｏ ａｆｒｒｃｉｇｄ ｎｍ ｃ ｂｅｔ，ｈ ｂｔ ｉ ａ ｓｒｏｓｓ ｍ ｈｓ ａｔ ｅｐｎｅａｄｈｇ ｎ ｉ ｍ ｎ．Ｔ ｅｅｐｒ ｏ ｍｅｔ ｒｓｌ ｈｗ ｔ ｔ ａｋｎ ｙ ａ ｉ ｏｊｃ ｔ ｒ ｏ ｖ ｕ ｖ ｔ ａ ｓｒｓｏｓ ｎ ｉ ｌ ａ ｓ ｈ ｔ ｏ ｓ ｅ ｏ ｓｌ ｅ ｙｅ ｆ ｈ
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