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視覺伺服技術用于機械手

發表時間:2014-11-03 18:52 閱讀:
機械手
    視覺伺服是一個多學科交叉的研究領域,涉及機械手技術(機械幾何設計,運動學和動力學)、實時系統分析、自動控制理論、系統集成、傳感器信息融合與計算機視覺(圖像處理和攝像機標定等),是機械手研究中具有挑戰性的研究課題,也因此吸引了大量學者。
    自從視覺伺服提出以來,研究人員就提出了各種視覺伺服結構和方法,其中可按照一定標準劃分成不同的類別,這些標準有:攝像機配置、攝像機個數、反饋信息的形成方式、控制器的輸出方式(可作為機械手關節控制器的輸入或關節驅動器的直接輸入)以及采用的視覺處理算法等。
    目前為止,視覺伺服已有了許多成功應用的例子,如太空遙操作、導彈跟蹤、水果采摘和飛行器著陸以及裝配、焊接、搬運以及微操作和微裝配等。
    在視覺伺服中,根據攝像機個數與安裝方式,視覺系統可劃分為單目手眼視覺系統、單目場景視覺系統、雙目手眼視覺系統、雙目場景視覺系統、單目手眼/單目場景混合視覺系統以及多目手眼/多目場景混合視覺系統。
    單目手眼視覺系統僅采用一個攝像機,并將其固定在機械手末端上對操作物體、周圍環境進行實時觀測。這種方式可避免視線遮擋問題,并能觀測操作物體的局部細節,從而獲得更高的任務精度,但會影響攝像機的有效視場范圍,如操作物體很容易因機械手的不當運動而超出攝像機視場,使伺服系統無法完成預設動作。
    由于關于深度方面信息的缺失,單目視覺系統無法直接獲得物體三維信息。雖可通過物體三維模型或運動補償得到深度信息,但會使視覺伺服算法變得復雜。雙目視覺系統能在沒有物體三維模型的情況下獲得物體的三維信息,可為視覺伺服系統提供更豐富的視覺信息。因此,雙目視覺系統越來越多受到研究人員的重視。與雙目手眼視覺系統相比,雙目場景視覺系統能提供更高精度的深度信息。
但多目視覺系統會增加系統構建成本和復雜度,如必須考慮系統之間的通信問題。
    鑒于單目視覺系統成本低和處理算法相對簡單等特點,目前大部分視覺伺服系統常采用單目視覺系統,能夠解決大部分的控制問題,對于部分需要精確控制的任務,則需要更加精確的控制方式。


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