球体图像视觉伺服投影距离的非线性观测

球体图像视觉伺服由于不变视觉特征的设计可获得良好的运动解耦特性,但球体特征雅可比矩阵的计算依赖于若干未知三维参数,即被观测目标点的三维投影距离.针对球体图像视觉伺服特征雅可比矩阵未知三维参数的在线估计问题,文中提出了一种结合线性时变系统持续激励引理的投影距离非线性观测算法.首先结合统一投影模型对球体特征运动学进行分析,然后根据持续激励引理设计系统状态的在线更新法则,在已知摄像机运动及目标图像特征的情况下实现对未知三维投影距离的在线观测,并对观测器稳定性进行了分析.试验结果表明,该算法可有效实现对三维投影距离的在线估计,与基于深度观测的间接估计方法相比具有更优的估计精度及观测动态特性,能有效地提高球体图像视觉伺服控制的动态收敛特性.     

3/6-SPS并联机构的奇异位形及瞬时运动分析

应用螺旋理论研究了3/6-SPS型并联机器人的奇异位形,建立了静力学平衡方程并求出该并联机构的雅可比矩阵J,结合位形参数和雅可比矩阵推导出了并联机构奇异位形的判别矩阵D,并通过判别矩阵D找到并联机构的一个奇异位形.然后讨论了并联机构在奇异位形的瞬时运动,根据螺旋理论得出该运动是个并联机构6个杆件约束力的反螺旋,是一个瞬时的螺旋运动,最后给出了瞬时螺旋运动的形成条件和数学证明.     

基于量测飞行参数的螺旋运动稳定性研究

为研究旋转弹飞行时的螺旋运动稳定性,以弹体坐标系下的螺旋角运动数学模型为基础,提出一种基于量测飞行参数的稳定性分析方法,推导了螺旋角运动的局部动态稳定条件.通过对某制导弹药飞行数据的仿真和分析发现:螺旋角及其变化率呈正弦曲线型周期变化,弹体在局部动态稳定时呈现出极限环形式的螺旋运动,而在局部动态不稳定时呈现出幅值增大形式的螺旋运动.结果表明,以解算出的螺旋角及其变化率为控制系统的参考依据,利用前半周期变换率的反信号,校正后半周期的螺旋角,结果显示可以将平均螺旋张角减小17.3%.     

基于图像视觉伺服的移动机器人自主导航实现

提出了一种基于移动机器人双目摄像头的图像视觉伺服方法,实现了基于图像视觉伺服的移动机器人自主导航.当匹配图像特征点时,采取KLT算法和基于Harris算子角点检测与匹配算法相结合的方法,大幅优化了整个工程的运行时间,并结合RANSAC算法剔除误匹配的特征点对,使机器人能够精确地定位.实验结果证明该方法有效、正确.     

液压螺旋压力机液压冲击的控制

液压螺旋压力机的液动机油腔由卸压状态转换为高压的压力瞬变过程中,若控制不当,必然会产生剧烈的液压冲击.本文分析了液动机作直线运动、螺旋运动和旋转运动的三种液压螺旋压力机液压冲击的控制机理及方法,建立了计算模型,可使液压系统具有运行平稳的优良特性.     

基于CAD模型的立体视觉目标运动估计

提出了一种基于CAD模型的目标运动估计和目标轨迹实时生成方法，分为两步：首先采用立体视觉系统由图像特征点求出目标特征点的每个采样周期的空间位置；然后由其匹配模型的特征点集，通过扩展卡尔曼滤波方法估计目标运动参数，有了上述参数，就可以设计与伺服系统事宽匹配、消除图像处理延时影响的目标轨迹生成器，文中对目标的运动估计算法进行了仿真研究，结果表明该算法是可行的，文章创新之处在于推导了双目立体视觉系统的运动估计算法。     

大范围视觉伺服方法在空间机器人上的应用

为了克服人工维护卫星危险性高及成本昂贵等种种弊端,采用在卫星主体上安装一个空间机械臂、臂的末端安装单目摄像机的方法,无需远程遥操作控制,即可利用手眼视觉控制机械臂完成卫星的自我维护.在传统的基于位置的视觉伺服(PBVS)与基于图像的视觉伺服(IBVS)基础上,提出一种复合视觉伺服控制方法,通过在线估计目标的深度和旋转姿态来选择PBVS和IBVS控制器.该方法既具有两种伺服方法各自的优点,又保证了图像空间与笛卡尔空间轨迹的可控性.大范围运动(尤其是涉及到旋转伺服)时选择PBVS控制器,小范围运动时则使用IBVS控制器,从而实现了空间机器人的大范围完全自主视觉伺服控制.针对空间环境的特殊性,设计并实现了一种合作目标识别方法,确保了伺服系统能够在复杂的环境下快速稳定地提取伺服特征.实验结果表明,该方法在进行大范围视觉伺服时,伺服定位准确,对采样和标定误差具有鲁棒性.     

一种微硬盘半自伺服刻写机制与实现方法

基于部分伺服刻写的思想,提出了一种微硬(磁)盘半自伺服刻写实现方法--螺旋伺服刻写方法.该方法首先将伺服初始信息以螺旋道的方式写入盘片,然后在非净室环境下由硬盘驱动器(HDD)通过其头盘组件自行将伺服信息补充完整.给出了螺旋伺服刻写的运动模型,建立了磁头精密定位控制系统.在现有的伺服刻写设备基础上,采用此伺服刻写方法可保证伺服信息的完整性,同时大大提高了净室的利用率,加快了伺服信息刻写速度,提高了生产效率,减少了昂贵伺服刻写设备的使用时间,降低了生产成本.     

基于视觉伺服的四旋翼飞行器悬停控制

提出了一种基于视觉伺服的四旋翼飞行器悬停控制方法.选取图像矩为特征,利用机载惯性测量单元的数据,通过投影到虚拟成像平面上以简化由飞行器线运动和角运动耦合所导致的雅克比矩阵的复杂结构.进而结合四旋翼飞行器的动力学模型,建立视觉伺服的动力学模型,在近似线性化的基础上,采用反步法设计控制器实现飞行器的悬停控制.最后通过实验验证了该方法的有效性.     

基于人工免疫算法的图像直接反馈视觉伺服

提出了一种基于图像直接反馈的平面视觉伺服控制方法,其特点是不需要提取期望图像与反馈图像的图像特征而用人工免疫的智能进化算法直接求解期望图像与反馈图像之间的位置与夹角误差向量,再将此误差信号经视觉控制器转换成机器人空间的位姿增量信号发送给机器人控制器,从而完成视觉伺服闭环控制。与传统的基于图像特征的视觉伺服控制方法相比具有更好的通用性与稳定性。对算法的关键技术、实现步骤及参数选择进行了深入分析,并通过实验验证了所提方法的有效性与稳定性。