[发明专利]视觉伺服控制方法、装置和无人设备

权利要求书

1.一种视觉伺服控制方法，包括：

获取无人设备的视觉传感器在当前位置拍摄的地面标识图像；

基于所述地面标识图像确定当前视觉特征点坐标；

利用预测时域内各个时刻的视觉特征点坐标和期望视觉特征点坐标的差值，以及控制时域内各个时刻的所述无人设备的运行参数，构建模型预测控制器的代价函数，其中，根据所述当前视觉特征点坐标以及对应的运行参数，获得所述预测时域内各个时刻的视觉特征点坐标；

通过最小化所述模型预测控制器的代价函数，预测得到所述控制时域内各个时刻的所述无人设备的运行参数；

将控制时域内第一个时刻的运行参数作为目标运行参数，对所述无人设备进行视觉伺服控制，以使所述无人设备运行到期望位置。

2.根据权利要求1所述的视觉伺服控制方法，还包括：

对所述模型预测控制器的代价函数进行约束，获得满足无人设备的视场约束条件和运行约束条件的目标运行参数。

3.根据权利要求1所述的视觉伺服控制方法，其中，构建模型预测控制器的代价函数包括：

根据预测时域内各个时刻的视觉特征点坐标和所述期望视觉特征点坐标的差值确定预测时域内各个时刻的视觉特征点误差；

根据所述预测时域内各个时刻的视觉特征点误差，确定视觉特征点误差的二次型函数；

根据所述控制时域内各个时刻的所述无人设备的运行参数，确定运行参数的二次型函数；

基于所述视觉特征点误差的二次型函数与所述运行参数的二次型函数之和，确定所述模型预测控制器的代价函数。

4.根据权利要求1所述的视觉伺服控制方法，其中，获得预测时域内各个时刻的视觉特征点坐标包括：

根据当前视觉特征坐标和所述无人设备在当前时刻的运行参数，预测所述无人设备在下一时刻的视觉特征点坐标；

重复执行预测所述无人设备在下一时刻的视觉特征点坐标，直到预测出所述无人设备在预测时域内最后一个时刻的视觉特征点坐标。

5.根据权利要求4所述的视觉伺服控制方法，其中，预测所述无人设备在下一时刻的视觉特征点坐标包括：

获取视觉特征点在当前时刻对应的图像雅可比矩阵；

对所述无人设备在当前时刻的运行参数、所述图像雅可比矩阵、与所述视觉传感器采样周期，进行求积运算；

根据求积运算的结果和当前视觉特征坐标，预测所述无人设备在下一时刻的视觉特征点坐标。

6.根据权利要求1-5任一所述的视觉伺服控制方法，其中，对所述无人设备进行视觉伺服控制包括：

将所述目标运行参数输入至串联的位置控制器和姿态控制器，其中，所述位置控制器和姿态控制器具有比例、积分、微分控制功能；

将通过串联的位置控制器和姿态控制器输出的位置信息反馈至所述位置控制器，将输出的姿态信息反馈至所述姿态控制器。

7.根据权利要求1-5任一所述的视觉伺服控制方法，其中，所述运行参数为能够反映无人设备的位置和姿态的速度信息。

8.一种视觉伺服控制装置，包括：

地面标识图像获取单元，被配置为获取无人设备的视觉传感器在当前位置拍摄的地面标识图像；

特征点坐标确定单元，被配置为基于所述地面标识图像确定当前视觉特征点坐标；

运行参数预测单元，被配置为利用预测时域内各个时刻的视觉特征点坐标和期望视觉特征点坐标的差值，以及控制时域内各个时刻的所述无人设备的运行参数，构建模型预测控制器的代价函数，其中，根据所述当前视觉特征点坐标以及对应的运行参数，获得预测时域内各个时刻的视觉特征点坐标；通过最小化所述模型预测控制器的代价函数，预测得到所述控制时域内各个时刻的所述无人设备的运行参数；

视觉伺服控制单元，被配置为将控制时域内第一个时刻的运行参数作为目标运行参数，对所述无人设备进行视觉伺服控制，以使所述无人设备运行到期望位置。