[发明专利]基于视觉伺服系统的机械臂动态模糊逼近器

权利要求书

1.基于视觉伺服系统的机械臂动态模糊逼近器，包括有视觉伺服控制器(1)、视觉模块(2)、运动控制模块(3)、驱动模块(4)、检测模块(5)、机械臂(6)、位置采集模块(7)与速度采集模块(8)组成；视觉伺服控制器(1)由控制信号发生单元(11)、自适应相机标定装置(12)、通信单元(13)、计算机运算单元(14)和机械臂动态模糊逼近器(15)组成；其特征在于，在机械臂动态未知且受随机干扰的情况下，视觉伺服控制器(1)必须保证控制系统的稳定性与图像平面上的跟踪精度；其特征在于：视觉伺服控制器(1)接收图像处理单元(23)得到的实际图像轨迹和期望的图像轨迹形成的误差信号、由位置采集模块(7)采集的位置信号、由速度采集模块(8)采集的速度信号传递到控制器变量存储器(16)，通过计算机运算单元(14)运算，由机械臂动态模糊逼近器(15)逼近机械臂未知且受干扰的动态，由视觉伺服控制器(1)中的通信单元(13)与视觉模块(2)中的通信单元(21)进行信息交换通过自适应相机标定装置(12)在线标定相机，由控制信号发生单元(11)给运动控制模块(3)发送控制信号；运动控制模块(3)调制PWM波于驱动模块(4)驱动电机传动机械臂(6)运动；由检测模块(5)检测驱动模块(4)中的电机电流、速度和位置信息，并反馈与运动控制模块(3)实现闭环控制；视觉模块(2)采集机械臂(6)末端特征点的图像坐标并反馈于视觉伺服控制器(1)的输入，在未知机械臂动态特性及受随机扰动的情况下依然保持良好的控制器性能。

2.根据权利要求1所述的基于视觉伺服系统的机械臂动态模糊逼近器，其特征在于：该逼近器可以以很高的精度逼近基于视觉伺服的受随机扰动的未知机械臂动态，它包含模糊逼近器(151)和自适应模块(152)；其中模糊逼近器(151)包含单值模糊器(1511)、模糊规则库(1512)、乘积推理机(1513)和中心平均解模器(1514)；自适应模块包含参数初值存储器(1521)、自适应律存储器(1522)和参数调整值存储器(1523)。

3.根据权利要求2所述的基于视觉伺服系统的机械臂动态模糊逼近器，其特征在于：模糊逼近器(151)的单值模糊器(1511)接收从控制器变量存储器(16)传递的输入并对输入变量进行模糊化，乘积推理机(1513)根据模糊规则库(1512)中的IF-THEN规则进行模糊推理，最后由中心平均解模器(1514)对模糊变量进行解模糊化，得到模糊逼近器对非线性未知机械臂系统的逼近输出为根据机械臂的动力学方程，力矩与关节变量之间的关系可以表示为：

H(q)q··+(1/2H·(q)+C(q,q·))q·+g(q)-fd=τ]]>

其中q表示关节角，表示关节速度，表示关节加速度，表示关节域参考速度，表示关节域参考加速度，f_d表示未知干扰，实际的非线性机械臂系统输入的力矩τ，用模糊逼近器(151)进行逼近数学形式可以表示为：其中ε为逼近误差。