基于多传感器的大口径器件自动对准策略

针对大口径器件的装配,基于搭建的实验平台,提出了一种多传感器反馈的分阶段自动对准策略,实现了大口径器件的六自由度位姿对准.对准过程中,在机器人末端远离装配位置时,采用视觉测量安装框架的相对位姿进行粗对准;在机器人末端接近装配位置时,由于安装框架尺寸大导致视觉不能获得完整的框架相对于大口径器件的位姿,所以采用视觉采集安装框架的局部图像,利用基于图像的控制消除绕Z轴的旋转误差和沿X、Y轴的平移误差,采用多个激光测距传感器测量相对距离,利用基于位置的控制消除沿Z轴的平移误差和绕X、Y轴的旋转误差,实现大口径器件与安装框架的精对准.采用增量式PI控制算法,实现了对准的运动控制.实验结果验证了所提方法的有效性.

基于点线特征的解耦视觉伺服控制方法

针对机器人的自动对准问题,提出一种基于点线特征的解耦视觉伺服控制方法。所提方法以点和直线作为图像特征,并利用图像特征的交互矩阵解耦姿态控制和位置控制,实现六自由度对准。首先利用直线及其交互矩阵设计姿态控制律,以消除旋转偏差;然后利用点及其交互矩阵设计位置控制律,以消除位置偏差;最后实现机器人末端目标的自动对准。在对准控制过程中,基于执行的相机运动量以及相机运动前后特征的变化量,可实现对深度的在线估计。另外,还设计了监督器对相机的运动速度进行调节,从而确保特征一直处于相机视野当中。在Eye-in-Hand机器人平台上,分别用所提方法和传统的基于图像的视觉伺服方法实现了机器人的六自由度对准。所提方法经过16步实现了机器人的自动对准,对准结束时机器人末端位姿的最大平移误差为3.26 mm,最大旋转误差为0.72°。相较于对比方法,该方法的控制过程更加高效,控制误差收敛更快,对准误差更小。实验结果表明,所提方法可以实现快速高精度的自动对准,能够提高机器人操作的自主性和智能化水平,有望应用于目标跟踪、拾取和定位、自动化装配、焊接、服务机器人等领域。