[发明专利]一种无标定机械臂视觉伺服控制装置

摘要

本发明公开了一种机械臂视觉伺服控制装置。本发明控制装置是由如下模块构成的视觉期望轨迹规划模块M1、控制器模块M2、机械臂模块M3以及摄像机及图像处理模块M4组成；所述控制器模块M2所需输入状态变量信号包含；其中yd表示图像中期望轨迹的位置状态；表示图像中期望轨迹的速度状态；y表示图像中特征点的当前位置；q表示关节位置向量；表示关节速度向量；所述机械臂模块M3以及摄像机及图像处理模块M4无需提前标定，也无需任何估计值或最佳猜测值。本发明避免了动力学、摄像机内外参数以及未知的静态跟踪目标位置三者同时存在时，自适应控制器的过参数化问题，使得控制器计算简化。

主权项

一种机械臂视觉伺服控制装置，其特征在于所述控制装置是由如下模块构成的：视觉期望轨迹规划模块M1、控制器模块M2、机械臂模块M3以及摄像机及图像处理模块M4组成；所述控制器模块M2所需输入状态变量信号包含其中：yd表示图像中期望轨迹的位置状态；表示图像中期望轨迹的速度状态；y表示图像中特征点的当前位置；q表示关节位置向量；表示关节速度向量；所述机械臂模块M3以及摄像机及图像处理模块M4无需提前标定，也无需任何估计值或最佳猜测值；控制器模块M2由下式描述：τ=Yd(q,q·,q·r,q··r)θ^d-Q^TKysig(Δy)α1-Kssiy(sq)α2]]>上式中各个符号的含义由下列各项给出：(a)控制器输入τ∈Rn，代表机械臂各关节电机输出扭矩组成的向量，τ的维数n表示关节的个数；(b)代表现有通用的机器人拉格朗日动力学方程的线性参数化后的回归矩阵，括号内四个参数依次为关节向量，关节向量的一阶导数，参考关节向量的一阶导数和参考关节向量的二阶导数；(c)和分别代表参考关节向量信号的一阶导数和二阶导数。其构成表述为：构成表述为：其中，为第(d)项所描述的深度参数估计值；为补偿深度的雅克比矩阵伪逆矩阵的估计值；为第(f)项所描述的参考图像速度一阶导数；(c‑1)的获取是通过现行通用的线性参数化方法，对进行线性参数化，并对未知参数使用在线迭代估计获取，即(c‑2)其中，表示期望轨迹的速度；λ表示可调节的恒定增益；Δy＝y‑yd表示图像跟踪位置误差；(c‑3)其中的获取是通过现行通用的线性参数化方法，对进行线性参数化，并对未知参数使用在线迭代估计获取，即：Q^η=Yk(y,yd,q,η)θ^k;]]>(d)的获取是通过现有通用的机器人拉格朗日动力学方程的线性参数化后的未知参数向量；(e)Ks和Ky表示可调节的恒定增益；(f)为了表述方便，统一用sig(*)表示，其定义为其中sgn(*)表示标准符号函数，即：sgn(ξi)=-1,ifξi<00,ifξi=01,ifξi>0]]>(g)sq表示滑模向量，定义如下：sq=q·-q·r]]>(h)α1和α2分别代表可调节的参数，其中，α2＝2α1/(1+α1)，且0＜α1＜1。