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仿人机器人的视觉伺服控制系统

仿人机器人的视觉伺服控制系统

点击数:7956 次   录入时间:03-04 11:38:45   整理:http://www.55dianzi.com   伺服系统

    随后程序分别读取规划和反馈,根据两者之差来求得控制量,再发出控制信号,控制机器人头部的转动。

    对于控制量的求法程序采用了传统的PID算法,设t(k)为第k个运动控制周期时刻,在t(k)时间上,系统的输出量为Yk,运动规划的规划量为Xk,依据PID算法,在t(k+1)时间上,系统的输出Yk+1为Yk+1=KP(Xk-Yk)+Ki∑(Xk-Yk)+Kd(Xk-Yk-Xk-1+Yk-1)

    上式中KP,Ki,Kd分别为比例系数,积分系数,微分系数。在一个控制系统中,一定大小积分系数可以使系统没有残差,但会降低响应速度;而一定大小的比例系数可以加快系统的响应速度,并能根据输入的变化提前做出响应,但可能导致系统不稳定。因此在结果可以接受的情况下,应该只使用比例系数,如果结果达不到要求再使用积分系数和微分系数。

实验
    本系统中,视觉信息处理系统和运动控制系统分别适用Windows和RT-Linux作为软件开发平台。RT-Linux是实时操作系统,使用它可以满足运动控制的实时性,而Windows系统的强大的多媒体功能使其成为图像处理的平台。视觉信息处理计算机的CPU为PⅣ 2.4GB,内存512M;运动控制计算机的CPU为PⅢ 700MHz,内存256M;Memolink是连接视觉处理系统与运动控制系统的桥梁,我们选用的产品采用PCI接口,最大传输速率为1Mbytes/s。摄像头为SVS视觉处理系统,每秒钟采样15帧。

    SVS视觉处理系统安装才2自由度的运动机构上,该机构在2个自由度方向的运动足以使其指向任何方向,因此可以实现跟踪物体。BHR-1的头部的三维尺寸为宽19cm,高27cm,深19cm,重量2.8kg,以上数据包括机械结构、轴承、电机、摄像机等。

    利用该系统跟踪和定位物体时,图像的处理速度为每秒钟10帧,视觉伺服周期为100ms左右,运动控制系统的伺服周期是3ms,近距离的定位精度较高,最高精度为1m处3‰。

    为进一步验证本文提出的视觉定位与动作规划的方法的有效性,BHR-1系统实现了对物体的抓取试验,机器人手臂是具有7个自由度的机器人的右臂,实验过程中,视觉系统将目标物体的三维信息通过memolink传递给运动控制计算机,运动控制计算机根据上面提出的方法规划数据并实现抓取物体。

结语
  本文给出了一种基于双目视觉的物体的跟踪和定位方案。双目视觉用于获取目标物体的三维空间信息,实现物体的定位。这个系统采用了双计算机处理和Memolink 通讯方式,两台计算机分别进行视觉信息处理和运动控制,保证了系统具有较高的响应速度。

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