[发明专利]基于自适应粒子滤波的机器人视觉伺服控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人视觉伺服控制方法，属于计算机人工智能技术领域。

背景技术

机器人视觉伺服是指机器人能够模仿人类的视觉感知系统，通过视觉反馈信息，从而指导机器人进行各项操作，可以完成诸如焊接、装配、搬运物体等各种服务于人类的工作。

多年来，关于机器人视觉伺服控制研究的文献有很多。当系统结构参数已知时，可以采用常规的控制方法进行控制。当系统结构参数部分未知时，可以通过合适的标定过程得到，但对于系统或图像特征比较复杂的情况，通过标定得到的参数容易受参数变化、环境变化的干扰。因此就出现了一些在线估计未知量的机器人视觉伺服控制方法。如“Hosoda K，Asada M.Versatile visual servoing without knowledge of true Jacobian.IEEE/RSJ/GI Int.Conf.On Intelligent Robots and Systems，1994：186-193.”采用最小二乘的估计方法，“Piepmeier J A，McMurray G V，Lipkin H.A dynamic Quasi-Newton method for uncalibrated visual servoing.Proc IEEE Int Conf On Robotics and Automation，1999：1595-1600.”采用动态拟牛顿估计方法，“Qian Jiang，Su Jianbo.On-line estimation of image Jacobian matrix by Kalman-Bucy filter for uncalibrated stereo vision feedback.Proc.of IEEE Int.Conf.on Robotics and Automation.Volume 1，2002：562-567.”采用卡尔曼滤波方法等。

近年来，有不少研究人员将粒子滤波技术用于机器人伺服控制系统，因为粒子滤波技术在解决非线性非高斯系统的状态估计和参数估计问题方面具有特别的优势。

发明内容

本发明的目的是针对当前机器人视觉伺服控制方法中存在的技术问题，提供一种新的机器人视觉伺服控制方法。本发明方法对粒子滤波技术进行改进，通过引入自适应机制，将改进后的自适应粒子滤波技术用于机器人视觉伺服控制。

本发明方法基于以下原理：

对于末端安有装摄像头的臂式机器人，当其通过摄像头看到操作台上面的目标物时，能够根据需要通过移动末端来接近目标物，进而完成抓取、装配等操作。这个过程是一个复杂的非线性过程。

在这样的控制系统中，机器人的移动将会引起目标物在图像中的位置发生变化。机器人关节角θ及目标在图像中的位置y之间的关系可表示为：