[发明专利]一种视觉伺服切换控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种视觉伺服切换控制方法及系统。该方法包括：确定带有二维码的图像特征点的实际坐标和实际相机位姿；图像特征点的实际坐标与图像边界的距离大于边界阈值，则采用基于图像特征的视觉伺服控制方法计算机械臂第一关节角速度，根据第一关节角速度对机器人进行控制；在图像特征点的实际坐标与图像边界的距离是否等于边界阈值，区分计算哪种关节角速度；在相邻两次轴角误差的李雅普诺夫函数值差值小于或等于0，并且在基于图像特征的视觉伺服控制运行时间大于运行时间阈值时，采用基于图像位置的视觉伺服控制方法计算第二关节角速度。采用本发明的方法及系统，具有能够增强机器人控制系统稳定性，改善视觉伺服效果的优点。

技术领域

本发明涉及机器人视觉伺服控制技术领域，特别是涉及一种视觉伺服切换控制方法及系统。

背景技术

目前，各类机器人、机械臂在工业自动化中应用渐趋广泛，机器人的视觉伺服控制技术起到了十分关键的作用。然而，视觉伺服控制方法的选择是一个难点，常用的视觉伺服控制方法可分为基于图像位置的视觉伺服和基于图像特征的视觉伺服。

基于图像位置的视觉伺服适用于大范围的视觉跟踪，可细分为基于关节空间的控制和基于笛卡尔空间的控制，前者需要进行轨迹变换，在需要对位置与接触力都进行控制时使用不便；后者在每一个控制周期内都需要进行运动学正解，在相同计算性能下最大采样频率较低，系统稳定性和抗干扰性能也随之较差。

基于图像特征的视觉伺服适用于小范围的精确定位，但涉及到矩阵求逆，在图像特征参数与操作空间变量的非线性映射下，机器人可能出现奇异位形，这将引起不稳定或控制作用的饱和，以致机器人超出关节的运动极限。

因此，如何实现良好的视觉伺服效果，增强机器人控制系统的稳定性是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种视觉伺服切换控制方法及系统，具有能够增强机器人控制系统稳定性，改善视觉伺服效果的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种视觉伺服切换控制方法，包括：

获取带有二维码的图像、图像特征点的期望坐标、相机位姿的期望轴角和相机参数；所述图像特征点为二维码的角点；

根据所述图像确定图像特征点的实际坐标；

根据所述图像和所述相机参数确定实际相机位姿；

判断坐标误差的李雅普诺夫函数值是否小于或等于控制结束阈值，得到第一判断结果；所述坐标误差为所述图像特征点的实际坐标与所述图像特征点的期望坐标之间的误差；

若所述第一判断结果为是，则结束控制；

若所述第一判断结果为否，则判断所述图像特征点的实际坐标与图像边界的距离是否大于边界阈值，得到第二判断结果；

若第二判断结果为是，则采用基于图像特征的视觉伺服控制方法计算机械臂第一关节角速度，根据所述第一关节角速度对机器人进行控制，并返回步骤“获取带有二维码的图像、图像特征点的期望坐标、相机位姿的期望轴角和相机参数”；

若第二判断结果为否，则判断所述图像特征点的实际坐标与图像边界的距离是否等于边界阈值，得到第三判断结果；