[发明专利]一种机器人关节视觉伺服控制方法、终端设备及存储介质

说明书

本发明涉及一种机器人关节视觉伺服控制方法、终端设备及存储介质，该方法中包括：S1：采集机器人图像特征s(t)作为反馈量，构建机器人图像闭环控制；S2：机器人位姿p(t)作为反馈量，构建机器人位姿闭环控制；S3：建立目标函数，并设定目标函数的约束条件，使得机器人图像轨迹和机器人运动轨迹同时最短。本发明基于视觉反馈控制技术，建立图像空间与机器人运动空间控制模型，并且针对IBVS和PBVS视觉伺服技术的局限，建立图像特征轨迹和机器人运动轨迹约束规划模型，实现了图像特征轨迹和机器人末端轨迹最优控制，既能保证机器人系统鲁棒稳定，又使得伺服系统具有一定的环境自适应性，适用于机器人视觉反馈系统。

技术领域

本发明涉及机器人视觉技术领域，尤其涉及一种机器人关节视觉伺服控制方法、终端设备及存储介质。

背景技术

当前，具备视觉感知能力的机器人已被公认为机器人发展的主流趋势，将视觉感技术与机器人运动控制相结合，由此产生的视觉伺服控制方法为机器人自主操作能力的实现带来了新的思路，代表了机器人先进控制技术，也是促进机器人智能化发展的一个重要驱动。可见，视觉系统对于智能机器人的开发是必不可少的，视觉伺服技术在机器人运动控制中将具有不可替代的作用。

机器人视觉反馈控制技术可分为基于位置的视觉伺服(PBVS)和基于图像的视觉伺服(IBVS)。IBVS和PBVS方法各有固有的优缺点。对于IBVS而言，控制器只能在2D图像空间内，实施对图像特征的有效运动控制，而无法对机器人的三维位姿进行有效控制，机器人轨迹容易超出其工作运动范围，将导致伺服任务失败。对于PBVS而言，控制器只能在3D笛卡尔空间内，实施对机器人运动轨迹的有效控制，无法对图像空间内特征点的轨迹控制，容易使得目标特征脱离机器人的视野，导致特征丢失。在实际应用中，IBVS需要考虑机器人三维运动轨迹约束，PBVS需要考虑图像视场范围等约束。

发明内容

为了克服上述IBVS和PBVS方法的缺点，本发明提出了一种机器人关节视觉伺服控制方法、终端设备及存储介质。该方法基于六自由度“眼在手”机器人系统，结合约束规则与最优化控制理论，保留了IBVS和PBVS方法的优点，同时又克服了它们各自的缺点，即该方法具有对图像空间特征点进行有效控制的特点，同时具有对笛卡尔空间机器人轨迹进行有效控制的特点，可以同时保证图像轨迹和机器人运动轨迹最优，适用于机器人视觉反馈优化控制。

具体方案如下：

一种机器人关节视觉伺服控制方法，包括以下步骤：

S1：采集机器人图像特征作为反馈量，构建机器人图像闭环控制：

e_s(t)＝s(t)-s*

其中，s^*表示期望图像特征，s(t)表示t时刻的图像特征，e_s(t)表示t时刻的图像特征与期望图像特征之间的图形误差，为J_s(t)的广义逆，J_s(t)表示t时刻的图像的雅可比矩阵，上标T表示矩阵的转置，λ＞0为控制系数，表示通过机器人图像闭环控制反馈得到的机器人关节速度，分别表示通过机器人图像闭环控制反馈得到的机器人6个方向的速度；

S2：将机器人位姿作为反馈量，构建机器人位姿闭环控制：

e_p(t)＝p(t)-p*

其中，p*表示期望位姿，p(t)表示t时刻的位姿，e_p(t)表示t时刻的位姿与期望位姿之间的图形误差，为J_p(t)的广义逆，J_p(t)表示t时刻的位姿的雅可比矩阵，表示通过机器人位姿闭环控制得到的机器人关节速度，分别表示通过机器人位姿闭环控制得到的机器人6个方向的速度；