×

通过滑模控制和切换监控方案克服了未标定机器人视觉伺服的局限性。 (英文) Zbl 1302.93063号

摘要:本文研究了机器人操作器的视觉伺服控制问题,在不使用速度测量的情况下,考虑了一个光轴垂直于机器人工作空间的固定但未校准的摄像机。提出了一种基于滑模控制(SMC)的视觉伺服新策略和基于监控函数的切换方案,以处理摄像机标定参数的不确定性,消除对未知摄像机方位角的任何限制。所开发的方法具有全局稳定性、抗干扰特性和精确的输出跟踪,比自适应控制器具有更好的瞬态性能。实验结果表明了该方案的鲁棒性和实用可行性。

MSC公司:

93B12号机组 可变结构系统
93C85号 控制理论中的自动化系统(机器人等)
94A08型 信息与通信理论中的图像处理(压缩、重建等)
68T40型 机器人人工智能
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 莎士比亚,《降落无人飞行器:基于视觉的运动估计和非线性控制》,《亚洲控制杂志》第1(3)页,128–(1999)·doi:10.1111/j.1934-6093.1999.tb00014.x
[2] Chang,使用主动激光视觉机器人系统重建3D轮廓,亚洲J.Control 14(2)pp 400–(2012)·Zbl 1286.93122号 ·doi:10.1002/asjc.361
[3] Lin,无人直升机系统运动目标的基于视觉的跟踪和位置估计,亚洲控制杂志,第15(5)页1270–(2013)
[4] Hutchinson,视觉伺服控制教程,IEEE Trans。机器人。自动。12(5)第651页–(1996)·数字对象标识代码:10.1109/70.538972
[5] 乔米特,视觉伺服控制-第一部分:基本方法,IEEE机器人。自动。Mag.13(4)第82页–(2006)·doi:10.1109/MRA.2006.250573
[6] Koivo,带自校正控制器的机器人机械手伺服的实时视觉反馈,IEEE Trans。系统。人类网络。21(1)第134页–(1991)·数字对象标识代码:10.1109/21.101144
[7] Papanikolopoulos,自适应机器人视觉跟踪:理论和实验,IEEE Trans。自动。对照38(3)第429页–(1993)·Zbl 0800.93839号 ·数字对象标识代码:10.1109/9.210141
[8] Dixon,通过未校准的摄像头系统对轮式移动机器人进行自适应跟踪控制,IEEE Trans。系统。人类网络。B部分-Cybern 31(3)pp 341–(2001)·doi:10.1109/3477.931519
[9] Mariottini,使用极线几何的非完整移动机器人基于图像的视觉伺服,IEEE Trans。机器人。23(1)第87页–(2007)·doi:10.1109/TRO.2006.886842
[10] Kelly,平面机器人鲁棒渐近稳定视觉伺服,IEEE Trans。机器人。自动化12(5)pp 759–(1996)·数字对象标识代码:10.1109/70.538980
[11] Bishop,2D单目视觉伺服系统的自适应校准和控制,控制工程实践7(3),第423页–(1999)·doi:10.1016/S0967-0661(98)00160-9
[12] 乔米特,视觉伺服控制,第二部分:先进方法,IEEE机器人。自动。Mag.14(1)第109页–(2007)·doi:10.1109/MRA.2007.339609
[13] Conticelli,自适应图像系统的非线性可控性和稳定性分析,IEEE Trans。机器人。自动。17(2)第208页–(2001)·Zbl 1239.93016号 ·doi:10.10109/70.928567
[14] Astolfi,自适应视觉伺服问题的两种解决方案,IEEE Trans。机器人。自动。18(3)第387页–(2002)·doi:10.1109/TRA.2002.1019475
[15] Zergeroglu,基于视觉的不确定机器人-摄像机参数非线性跟踪控制器,IEEE ASME Trans。麦查顿。第322页第6(3)页–(2001)·数字对象标识代码:10.1109/3516.951370
[16] Zergeroglu,《存在不确定性时机器人操纵器的鲁棒视觉伺服控制》,J.robot。系统。20(2)第93页–(2003)·Zbl 1048.68107号 ·doi:10.1002/rob.10071
[17] Hsu,Lyapunov/相对度二MIMO系统基于无源性的自适应控制及其在视觉伺服中的应用,IEEE Trans。自动。控制。52(2)第364页–(2007)·Zbl 1366.93291号 ·doi:10.1109/TAC.2006.890381
[18] 莱特,机器人操纵器与未知表面交互的混合自适应视觉力控制,国际机器人杂志。第28(7)号决议,第911页–(2009年)·数字对象标识代码:10.1177/02783649091932
[19] Lizarralde,不确定机器人操作器无图像速度测量的自适应视觉伺服方案,Automatica 49(5),第1304页–(2013)·Zbl 1319.93055号 ·doi:10.1016/j.automatica.2013.01.047
[20] 奥尔特加,线性多变量系统的浸入和不变性自适应控制,系统。控制信函。第49页第37页–(2003年)·Zbl 1157.93429号 ·doi:10.1016/S0167-6911(02)00341-9
[21] Zachi,通过浸入和不变性自适应视觉伺服对不确定机械手进行动态控制,国际机器人杂志。第25(11)号决议第1149页–(2006年)·数字对象标识代码:10.1177/0278364906072039
[22] Edwards,滑模控制:理论与应用(1998)
[23] Utkin,机电系统中的滑模控制(1999)
[24] Morel,《鲁棒视觉伺服:任务函数跟踪误差边界》,IEEE Trans。控制系统。Technol公司。第13(6)页,第998-(2005)页·doi:10.1109/TCST.2005.857409
[25] Queiroz,变结构自适应反推控制器的设计和稳定性分析,亚洲J.Control 14(3),第641页–(2012)·Zbl 1303.93056号 ·doi:10.1002/asjc.364
[26] Levant,高阶滑模、微分和输出反馈控制,《国际控制杂志》76(9),第924页–(2003)·Zbl 1049.93014号 ·doi:10.1080/020717031000099029
[27] Perez,《关于通过速度场直接视觉伺服的输出调节》,《国际控制杂志》82(4),第679页–(2009)·Zbl 1162.93386号 ·doi:10.1080/00207170802225922
[28] Su,机器人操作器渐进视觉调节的简单PID控制,国际J.鲁棒非线性控制21(13)pp 1525–(2011)·兹比尔1227.93086 ·doi:10.1002/rnc.1648
[29] 加里多,不使用速度测量的平面并联机器人视觉控制,J.Intell。机器人。系统:理论与应用。66(1-2)第111页–(2012)·doi:10.1007/s10846-011-9609-x
[30] Dean-Leon,受复杂摩擦约束平面机器人的视觉伺服,IEEE ASME Trans。麦查顿。11(4)第389页–(2006)·doi:10.1109/TMECH.2006.878547
[31] Malagari,《无速度测量机器人跟踪的全球指数控制器/观测器》,《亚洲控制杂志》14(2),第309页–(2012)·Zbl 1286.93124号 ·doi:10.1002/asjc.297
[32] Janabi-Sharifi,基本视觉伺服方法的比较,IEEE ASME Trans。麦查顿。16(5)第967页–(2011)·doi:10.1109/TMECH.2010.2063710
[33] Wang,带有未校准机器人和摄像头参数的机器人视觉伺服,Mechatronics 22(6)pp 661–(2012)·doi:10.1016/j.mechatronics.2011.05.007
[34] Cheah,具有约束不确定性机器人的自适应视觉和力跟踪控制,IEEE ASME Trans。麦查顿。15(3)第389页–(2010年)·doi:10.1109/TMECH.2009.2027115
[35] 西西里亚诺,《机器人:建模、规划和控制》(2009)·doi:10.1007/978-1-84628-642-1
[36] Hespanha,通过基于逻辑的切换克服自适应控制的局限性,系统。控制信函。49(15)第49页–(2003)·Zbl 1157.93440号 ·doi:10.1016/S0167-6911(02)00342-0
[37] Khalil,非线性系统(2002)
[38] 菲利波夫,右侧不连续微分方程,Trans。美国数学。Soc.42(2)pp 199–(1964)·Zbl 0148.33002号 ·doi:10.1090/trans2/042/13
[39] Hsu,L.J.P.V.S.Cunha R.R.Costa F.Lizarralde X.Yu J.X.Xu多变量输出反馈滑模控制274 283 313 2002·Zbl 1017.93026号
[40] Oliveira,T.R.A.J.Peikoto A.C.Leite L.Hsu不确定多变量非线性系统的滑模控制应用于未校准机器人视觉伺服IEEE美国控制会议71 76 2009
[41] Hsu,一类多变量非线性系统的模型参考输出反馈滑模控制器,亚洲控制杂志5(4)第543页–(2003)·doi:10.1111/j.1934-6093.2003.tb00171.x
[42] Baida,连续和离散时间系统中的单元滑模控制,《国际控制杂志》57(5),第1125页–(1993)·Zbl 0772.93052号 ·doi:10.1080/0207179308934434
[43] Tao,G.P.A.Ioannou零残差跟踪误差多变量电厂的MRAC IEEE决策和控制会议1597 1600 1989
[44] Chien,《使用多变量工厂变结构设计的稳健MRAC》,Automatica 32(6),第833页–(1996)·Zbl 0864.93069号 ·doi:10.1016/0005-1098(96)00009-X
[45] 马滕森,《分解问题》,IMA数学杂志。控制信息8第367页–(1991年)·Zbl 0763.93044号 ·doi:10.1093/imamci/8.4.367
[46] Ryan,多输入非线性系统的自适应镇定,《国际鲁棒非线性控制》3(2)第169页–(1993)·Zbl 0792.93108号 ·doi:10.1002/rnc.4590030208
[47] Yan,《无高频增益符号先验知识的变结构模型参考鲁棒控制》,Automatica 44(4)pp 1036–(2008)·Zbl 1283.93068号 ·doi:10.1016/j.automatica.2007.08.011
[48] Oliveira,使用滑模控制具有任意相对度和未知控制方向的不确定非线性系统,国际自适应控制信号处理杂志。21(8-9)第692页–(2007)·Zbl 1128.93022号 ·doi:10.1002/acs.978
[49] Moreno-Valenzuela,机器人操纵器鲁棒饱和PI关节速度控制,亚洲J.control 15(1),第64页–(2013)·Zbl 1327.93283号 ·doi:10.1002/asjc.586
[50] Leite,第13届Tcl/Tk年会第1页–(2006)
[51] 哈拉利克,计算机和机器人视觉(1993)
[52] 海绵,机器人动力学和控制(1989)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。