[发明专利]一种时变性能边界约束的视觉伺服自适应跟踪控制方法

摘要

本发明涉及一种时变性能边界约束的视觉伺服自适应跟踪控制方法；包括：获取期望目标图像的特征向量sd，根据摄像头的位置，获取当前目标图像的特征向量s，若||s‑sd||小于预设值，则完成任务，否则计算图像雅可比矩阵，并利用具有时变性能边界约束控制器采用自适应跟踪控制方法计算摄像头的空间速度Vc，更新机械臂位置，重新获取目标物体当前图像特征，直至||s‑sd||小于预设值；本发明适合长距离的视觉伺服任务，同时考虑了标定误差和深度误差，并引入具有时变性能边界约束抑制了图像平面特征轨迹的冗余运动，降低视觉伺服期间特征点离开视觉区域的风险，具有良好的实时性，为机器人视觉伺服控制等问题提供了一种新的解决思路。

主权项

1.一种时变性能边界约束的视觉伺服自适应跟踪控制方法，所应用的IBVS系统包括主控单元、机械臂和安装在机械臂执行器末端的摄像头，主控单元根据摄像头获取的图像特征信息生成控制指令驱动机械臂运动，摄像头随机械臂运动后再次获取图像，形成运动‑反馈‑运动的循环，其特征在于，运动‑反馈‑运动的循环包括以下步骤：101、预先确定摄像头和目标物体的相对位姿，获取此时的目标物体的图像作为期望目标图像，获取期望目标图像的特征向量sd；102、获取六自由度机械臂的当前位置，获取当前位置时摄像头采集的当前目标图像，获取所述当前目标图像的特征向量s；103、将所述当前目标图像的特征向量s与期望目标图像的特征向量sd做差，获取图像特征误差s‑sd；104、判断所述图像特征误差的范数||s‑sd||小于预设值，则完成任务；否则，根据当前目标图像计算图像雅克比矩阵，根据图像雅克比矩阵、图像特征误差和具有时变性能边界约束控制器利用公式一计算出摄像头在笛卡尔空间中的空间速度V_c，再将空间速度V_c转换为驱动摄像头运动到下一位姿的机械臂各个关节速度，并跳转至步骤102；公式一：其中,L_s＝[L_s1；L_s2；L_s3；L_s4]∈R^8×6，L_s1、L_s2、L_s3和L_s4均为图像雅克比矩阵，表示为L_s估计值的伪逆，且满足δ(t)是一个满足δ(t)≤ξ的时变未知矩阵，ξ为一个未知正常数；λ为正常数，e为图像特征误差，I∈R^8×8为单位矩阵。