[发明专利]基于机器人视觉伺服控制的机载设备挂装方法

说明书

技术领域

本发明属于模式识别与人工智能技术领域，涉及一种基于机器人视觉伺服控制的机载设备挂装方法，主要应用于为作战飞机挂载各型导弹和炸弹，可节省人力物力，显著提高战机挂载各型机载武器的效率。

背景技术

机器人视觉伺服控制是模式识别与人工智能领域中的重要技术，通过引入视觉传感器，使机器人具备了感知外界环境的能力，是多传感器信息融合与集成技术在机器人技术中的重要应用，与基于传统的非视觉传感器的机器人控制技术相比具有更高的灵活性，更高的精度，具备了较强的环境自适应能力，能够更好地完成各种任务。

机器人视觉伺服系统由视觉传感器向机器人提供外部信息，从而控制机器人实时调整其位姿，实现精确地跟踪或定位，完成相应的工作。

当前地勤人员为战机挂装各型挂载物时主要还是靠人力完成，需要靠肉眼观察位置，不断手动调整挂载物的位置和姿态，费时费力，效率不高，在战时这极有可能会左右一场战争的胜负，因此，研究利用挂弹车车载机器人自动为战机挂载各型挂载物具有重要的实用意义和工程价值。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：给出一种快速有效的基于机器人视觉伺服控制方法的机载武器自动挂装方法，能够利用机器人快速完成挂载物的挂装工作。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于机器人视觉伺服控制的机载设备挂装方法，其包括如下步骤：

步骤一：获取挂弹机器人末端图像，提取图像特征；

步骤二：根据图像特征设计视觉控制器；

步骤三：根据机器人运动学计算出机器人各关节的运动量；

步骤四：生成控制律，根据控制律控制挂弹车运动将挂载物移动到飞机挂点处进行挂装。

其中，所述步骤一中，获取挂弹机器人末端图像，提取摄像机坐标系下特征点^cP＝[X_c,Y_c,Z_c]^T的图像坐标[u,v]^T，根据成像模型有其中f_x和f_y为摄像机等效焦距；点^cP在视觉传感器坐标系下是变化的，假设该点在摄像机坐标系下的运动速度为则有其中^cV＝[^cv_x,^cv_y,^cv_z,]^T，^cΩ＝[^cω_x,^cω_y,^cω_z,]^T分别为^cP在摄像机坐标系下的线速度和角速度。

其中，所述步骤二中，对步骤一中图像坐标求导，再根据步骤二中关系得：

其中，称为图像雅克比矩阵，^cΨ＝[^cv_x^cv_y^cv_z^cω_x^cω_y^cω_z]^T。

其中，所述步骤三中，根据机器人运动学计算出机器人各关节的运动量；

将挂弹机器人机械手末端特征点在摄像机坐标系下换算到机器人机械手末端坐标系，据此得出各个关节运动量，

其中J_robot为机器人广义雅克比矩阵，S(^eP_c)为由^eP_c的元素组成的反对称矩阵，就是待求的挂弹机器人各个关节的运动量。

其中，所述步骤四中，根据步骤三给出的挂弹机器人各个关节的运动量设计控制律，控制机器人末端将挂载物挂装到指定位置。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的基于机器人视觉伺服控制的机载设备挂装方法，可有效提高机载武器挂装效率；本发明适用范围广泛，适合于多机种多种挂载物的自动挂装。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于机器人视觉伺服的机载武器自动挂装方法系统框图。

图2为基于本发明所提出方法的自动挂弹车结构简图。