无标定视觉伺服多轴孔装配定位方法研究

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作者 焦建军 李宗刚 +2 位作者 李龙雄 陈引娟 夏广庆 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3731-3741,共11页

针对机器人多轴孔铆接装配件装配过程易出现装配件定位不准、孔与铆钉对准困难和装配效率低等问题,提出一种基于鲁棒卡尔曼滤波和前馈神经网络的铆接件视觉伺服精确定位方法,实现多轴孔铆接工件的自动定位。首先,搭建以工件顶点为特征... 针对机器人多轴孔铆接装配件装配过程易出现装配件定位不准、孔与铆钉对准困难和装配效率低等问题,提出一种基于鲁棒卡尔曼滤波和前馈神经网络的铆接件视觉伺服精确定位方法,实现多轴孔铆接工件的自动定位。首先,搭建以工件顶点为特征点的机器人视觉伺服定位系统;其次,利用鲁棒卡尔曼滤波在线预测图像雅可比矩阵,并借助前馈神经网络在线动态补偿系统的估计误差,解决未知系统噪声的互相关性及“图像-操作空间”延时性造成的图像雅可比矩阵辨识精度低的问题;最后,采用最小二乘法设计无标定视觉伺服深度估计器,通过机器人的运动状态和图像特征的变化数据估计深度,解决铆接件定位时的深度问题。研究结果表明:相较于采用传统卡尔曼滤波的视觉伺服方法,机器人末端速度收敛时间减少30%,收敛曲线平滑,机器人末端运行轨迹平稳且接近直线,无振荡回馈现象,图像特征点定位误差绝对值最大为0.228像素,能够实现公板和母板快速定位,保证机器人快速完成铆接件的定位对准及后续装配任务。 展开更多

关键词 多轴孔 铆接 机器人定位 无标定视觉伺服 卡尔曼滤波 图像雅可比矩阵

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视觉伺服分类及其动态过程 被引量：14

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作者 薛定宇 项龙江 +1 位作者 司秉玉 徐心和 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期543-547,共5页

对视觉伺服进行了综述性的介绍,系统地介绍了机器人视觉伺服控制的发展历史以及现状·从控制模型给出了视觉伺服控制系统的分类·针对两种最基本的分类方式基于位置的视觉伺服和基于图像的视觉伺服进行了重点介绍·对于视... 对视觉伺服进行了综述性的介绍,系统地介绍了机器人视觉伺服控制的发展历史以及现状·从控制模型给出了视觉伺服控制系统的分类·针对两种最基本的分类方式基于位置的视觉伺服和基于图像的视觉伺服进行了重点介绍·对于视觉系统和图像特征的选取问题进行了讨论,此外还对视觉伺服系统的动态过程进行了分析,指出视觉系统的延时是目前伺服控制的研究所面临的最大问题·对未来视觉伺服研究的方向进行了总结· 展开更多

关键词 视觉伺服 图像特征 图像雅可比矩阵 图像特征空间 机器人

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一种基于图象的无标定视觉伺服方法的研究 被引量：7

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作者 郭振民 陈善本 吴林 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期294-296,共3页

采用基于图象的视觉伺服方法 ,绕过了 3D空间的重建 ,直接利用图象特征来控制机器人的运动 给出了一种基于图象的无标定的视觉伺服控制方法 ,通过动态估算图象雅可比矩阵来代替实际的雅可比矩阵 ,消除了工业应用中标定的繁琐和由此引... 采用基于图象的视觉伺服方法 ,绕过了 3D空间的重建 ,直接利用图象特征来控制机器人的运动 给出了一种基于图象的无标定的视觉伺服控制方法 ,通过动态估算图象雅可比矩阵来代替实际的雅可比矩阵 ,消除了工业应用中标定的繁琐和由此引起的误差 。 展开更多

关键词 视觉伺服 图象雅可比矩阵 动态估算 无标定 控制方法 计算机视觉 图像处理 机器人

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基于模糊图像矩的动态定位系统 被引量：1

4

作者 沈晓晶 潘俊民 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期951-955,共5页

针对动态定位过程中摄像机的运动使得目标成像模糊 ,提出了一种基于模糊图像矩进行三维动态定位的控制系统 .该系统依靠单摄像机在笛卡尔坐标系中的三维平动迅速接近环境中的静止目标 ,且与静止目标的三维距离符合给定值 .证明了图像的... 针对动态定位过程中摄像机的运动使得目标成像模糊 ,提出了一种基于模糊图像矩进行三维动态定位的控制系统 .该系统依靠单摄像机在笛卡尔坐标系中的三维平动迅速接近环境中的静止目标 ,且与静止目标的三维距离符合给定值 .证明了图像的零阶和一阶矩是模糊不变量 ,且包含目标的三维信息 .推导出被控对象的状态方程 ,给出了系统的控制结构及控制律 .仿真结果表明 。 展开更多

关键词 定位 模糊图像 图像矩 雅可比矩阵

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基于模糊自适应Kalman滤波的机械手动态图像雅可比矩阵辨识 被引量：2

5

作者 吕遐东 黄心汉 王敏 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期262-267,共6页

提出了一种改进的基于模糊自适应Kalman滤波的动态图像雅可比矩阵辨识方法。该方法在机器人参数和滤波参数未知而且视觉成像模型动态变化的情况下,通过模糊逻辑自适应控制器在线监测滤波残差均值和残差协方差误差,对过程噪声参数Q和量... 提出了一种改进的基于模糊自适应Kalman滤波的动态图像雅可比矩阵辨识方法。该方法在机器人参数和滤波参数未知而且视觉成像模型动态变化的情况下,通过模糊逻辑自适应控制器在线监测滤波残差均值和残差协方差误差,对过程噪声参数Q和量测噪声参数R进行自适应调节,实现了未知环境下动态图像雅可比矩阵的稳定辨识。通过微装配机械手运动实验验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 图像雅可比矩阵辨识 自适应Kalman滤波 模糊逻辑 无标定视觉伺服

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基于眼固定的机器人视觉定位 被引量：3

6

作者 白蕾 杨宁宁 《电子设计工程》 2016年第15期25-27,共3页

针对眼固定型机器人的视觉定位问题,提出了一种基于kalman滤波的机器人无标定视觉定位方法。在摄像机和机器人坐标系不标定的情况下,采用kalman滤波算法对眼固定的图像雅克比矩阵进行在线辨识,并建立基于图像特征的最优反馈控制。利用... 针对眼固定型机器人的视觉定位问题,提出了一种基于kalman滤波的机器人无标定视觉定位方法。在摄像机和机器人坐标系不标定的情况下,采用kalman滤波算法对眼固定的图像雅克比矩阵进行在线辨识,并建立基于图像特征的最优反馈控制。利用机器人Matlab仿真工具箱建立了基于眼固定的机器人无标定视觉定位Simulink模型,实现了6自由度机器人的视觉定位,实验结果表明了该方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 眼固定型机器人 视觉定位 KALMAN滤波 无标定 图像雅克比矩阵

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基于卡尔曼滤波器的图像雅克比在线估计 被引量：3

7

作者 刘伟 于振中 惠晶 《江南大学学报（自然科学版）》 CAS 2015年第5期606-609,共4页

提出一种估计图像雅克比的方法,即构建辅助动态系统,其状态变量由图像雅克比矩阵元素构成。用卡尔曼滤波器在线观察辅助系统状态,因此获得的图像雅克比具有很强的鲁棒性。以一个无标定视觉反馈机械手的二维跟踪任务为例,介绍辅助系统的... 提出一种估计图像雅克比的方法,即构建辅助动态系统,其状态变量由图像雅克比矩阵元素构成。用卡尔曼滤波器在线观察辅助系统状态,因此获得的图像雅克比具有很强的鲁棒性。以一个无标定视觉反馈机械手的二维跟踪任务为例,介绍辅助系统的构成,图像雅克比的估计和伺服控制器的设计。仿真实验表明了所提方法的有效性和跟踪过程的满意度。 展开更多

关键词 手眼协调 图像雅克比 卡尔曼滤波器 视觉反馈 无标定

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基于图像矩和矢量积法的六自由度机械臂视觉伺服控制 被引量：6

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作者 董志丹 刘士荣 姜宏超 《上海理工大学学报》 CAS 北大核心 2013年第3期221-226,共6页

针对眼在手上的六自由度机械臂系统,提出一种基于图像的视觉伺服控制.通过图像矩和矢量积法,建立机器人正向、逆向运动学模型,引入雅可比矩阵解决机器人逆运动学解析问题.建立了图像矩特征变化量和笛卡尔空间的关节角速度之间的映射关... 针对眼在手上的六自由度机械臂系统,提出一种基于图像的视觉伺服控制.通过图像矩和矢量积法,建立机器人正向、逆向运动学模型,引入雅可比矩阵解决机器人逆运动学解析问题.建立了图像矩特征变化量和笛卡尔空间的关节角速度之间的映射关系即复合雅可比矩阵,由矩特征变化量得到伺服过程中六自由度机器人各关节角速度.保证在图像逼近期望图像时,机械臂末端到达期望位置,并且此时关节角速度将收敛到零.仿真结果表明,计算复合雅可比矩阵的方法可控制机械臂渐近稳定到期望位置. 展开更多

关键词 图像矩 矢量积 复合雅可比矩阵 视觉伺服

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具有大形变特征的颅脑CT图像的非刚性配准 被引量：4

9

作者 徐峰 刘伟 +1 位作者 李传富 冯焕清 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期172-177,共6页

Demons算法是一种基于光流场模型的小形变非刚性配准算法,大形变情况下不具有拓扑保持性,将它用于颅脑CT图像配准时效果不理想。为此,本研究对它进行了改进。首先建立Demons算法目标能量函数,将形变场求解转化为目标函数优化问题;然后... Demons算法是一种基于光流场模型的小形变非刚性配准算法,大形变情况下不具有拓扑保持性,将它用于颅脑CT图像配准时效果不理想。为此,本研究对它进行了改进。首先建立Demons算法目标能量函数,将形变场求解转化为目标函数优化问题;然后通过增加sKL距离作为正则项来优化目标函数,消除了形变场的不适定性,并使形变场更加光滑。对高分辨率颅脑CT图像的实验结果表明,改进算法不仅能够处理大形变问题,还能在处理大形变时通过光滑的形变场得到更精确的配准结果。 展开更多

关键词 医学图像配准 DEMONS算法 拓扑保持性 jacobian行列式 sKL距离

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矿用智能巡检机器人无标定视觉伺服控制研究 被引量：11

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作者 李静 黄友锐 +3 位作者 韩涛 兰世豪 陈宏茂 甘福宝 《工矿自动化》 北大核心 2021年第11期30-39,共10页

针对矿用智能巡检机器人无标定视觉伺服控制中采用基于传统的卡尔曼滤波(KF)的图像雅可比矩阵存在估计值不准确、鲁棒性差的问题,提出了一种具有长短期记忆(LSTM)的卡尔曼滤波算法(KFLSTM算法)。KFLSTM算法使用LSTM弥补由KF算法产生的... 针对矿用智能巡检机器人无标定视觉伺服控制中采用基于传统的卡尔曼滤波(KF)的图像雅可比矩阵存在估计值不准确、鲁棒性差的问题,提出了一种具有长短期记忆(LSTM)的卡尔曼滤波算法(KFLSTM算法)。KFLSTM算法使用LSTM弥补由KF算法产生的估计误差,将滤波增益误差、状态估计向量误差、观测误差用于LSTM的在线训练,利用训练后的LSTM模型对雅可比矩阵进行最优估计,通过提高雅可比矩阵估计值的准确性和稳定性来改善视觉伺服控制的实时性和鲁棒性。建立了基于KFLSTM算法的无标定视觉伺服模型,将最优雅可比矩阵作为控制器的输入,使控制器输出较准确的关节角速度,从而控制机械臂的实时运行。将KFLSTM算法应用到矿用智能巡检机器人六自由度视觉伺服仿真实验中,结果表明:应用KFLSTM算法得到的图像误差收敛速度相较于传统KF算法提高了100%~142%,图像特征误差更小,定位精度为0.5像素,且机器人末端执行器运动平稳,具有较强的抗噪声干扰能力,可有效提高矿用智能巡检机器人的作业精度与效率,并增强其工作的稳定性与安全性。 展开更多

关键词 矿用智能巡检机器人 无标定视觉伺服 图像雅可比矩阵 卡尔曼滤波 长短期记忆神经网络

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一种多传感器反直升机智能雷伺服跟踪系统 被引量：2

11

作者 张作楠 刘国栋 王婷婷 《电子技术应用》 北大核心 2011年第11期92-96,共5页

讨论一种基于多传感器的反直升机智能雷AHM(Anti-Helicopter Mine)系统。为了提高智能雷的全自动智能跟踪能力和打击精度,在传统的被动声探测技术的基础上,结合图像传感器的视觉信息和激光测距仪的深度信息,提出一种基于声-光-电多传感... 讨论一种基于多传感器的反直升机智能雷AHM(Anti-Helicopter Mine)系统。为了提高智能雷的全自动智能跟踪能力和打击精度,在传统的被动声探测技术的基础上,结合图像传感器的视觉信息和激光测距仪的深度信息,提出一种基于声-光-电多传感器联合的自动目标探测、识别、跟踪算法。首先将五元十字声源定位技术用于低空目标探测和初始定位,然后对目标进行图像处理与特征提取,最后基于图像特征的视觉伺服跟踪算法得出伺服机构的旋转角以实现精确跟踪。 展开更多

关键词 反直升机智能雷 多传感器 声源定位 图像雅克比 视觉伺服

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自适应卡尔曼滤波图像雅克比估计 被引量：3

12

作者 孙冬雪 杨宏韬 刘克平 《长春工业大学学报》 CAS 2017年第5期447-452,共6页

基于自适应卡尔曼滤波实现了图像雅克比矩阵的递归估计,以及过程噪声和测量噪声的在线估计和调节。补偿了图像采集、传输和处理带来的时延,进行了仿真验证。

关键词 图像雅克比矩阵 自适应卡尔曼滤波 时延补偿

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基于无标定视觉伺服的激光标记自动跟踪视频引伸计控制系统设计 被引量：2

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作者 张立见 田秋红 +1 位作者 谢森栋 陈本永 《浙江理工大学学报（自然科学版）》 2014年第3期292-296,共5页

本控制系统采用图像雅克比矩阵在线辨识的方法,建立了激光标记与试件标记的实际距离,即激光标记的跟踪位移量到图像空间跟踪位移量的映射关系,不仅避免现有视频引伸计的摄像机标定环节,而且实现了激光标记对试件标记的精密全程跟踪。通... 本控制系统采用图像雅克比矩阵在线辨识的方法,建立了激光标记与试件标记的实际距离,即激光标记的跟踪位移量到图像空间跟踪位移量的映射关系,不仅避免现有视频引伸计的摄像机标定环节,而且实现了激光标记对试件标记的精密全程跟踪。通过低碳钢和铸铁的拉伸实验,分别实现跟踪精度1.8μm/10mm和0.9μm/2.5mm,验证了设计的控制系统的有效性和精确性。 展开更多

关键词 视频引伸计 激光标记 摄像机标定 图像雅克比矩阵 无标定视觉伺服

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基于极限学习机的未校准图像视觉伺服控制

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作者 张振国 任晓琳 +1 位作者 高润泽 刘克平 《吉林大学学报（信息科学版）》 CAS 2020年第6期675-679,共5页

解决非结构化环境中的机器人视觉伺服控制的主要问题是获得交互矩阵,而解决交互矩阵的常见问题是交互矩阵伪逆的奇异性问题。针对该问题,提出了一种新型的基于图像的视觉伺服控制方法,并采用增量式极限学习机解决图像雅可比矩阵的伪逆... 解决非结构化环境中的机器人视觉伺服控制的主要问题是获得交互矩阵,而解决交互矩阵的常见问题是交互矩阵伪逆的奇异性问题。针对该问题,提出了一种新型的基于图像的视觉伺服控制方法,并采用增量式极限学习机解决图像雅可比矩阵的伪逆逼近问题。为提高系统的收敛速度,采用了具有自适应因子的速度改进控制器。最后,采用了六自由度机械手仿真,验证了所提出方法的有效性和优势,该算法提高了系统的鲁棒性,避免了计算雅可比矩阵的伪逆的问题。 展开更多

关键词 图像视觉伺服 增量式极限学习机 图像雅可比矩阵伪逆

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