基于图像视觉伺服的ＡＧＶ动力学控制

2012年04月09日16:39:00 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

李惠光，张占领，邵　暖，王建龙
燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室，河北秦皇岛

摘　　　要：针对具有非完整约束ＡＧＶ点镇定控制问题，提出一种新的基于图像视觉伺服控制算法。采用眼在手上视觉伺服模型，利用图像视觉伺服原理，基于图像误差设计了ＡＧＶ视觉控制器，求得ＡＧＶ广义控制速度；然后根据非完整约束特点的ＡＧＶ运动学和动力学模型，利用计算力矩法设计了ＡＧＶ动力学控制器，由广义控制速度计算出ＡＧＶ控制力矩；从而实现了基于图像误差ＡＧＶ力矩控制。并利用Ｍａｔｌａｂ和Ｓｉｍｕｌｉｎｋ进行了仿真，仿真结果表明了控制方法的有效性和可行性。较后利用Ｒｅｉｎｏｖｏ型ＡＧＶ进行了实验，表明该方法具有很好的实用性。

关　键　词：点镇定控制；视觉伺服；图像误差；ＡＧＶ动力学模型

１　引　言
随着机器人技术的发展，自动引导小车（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧｕｉｄｅｄＶｅｈｉｃｌｅ）被广泛地应用在化工车间生产、核燃料清理、机场开发及货物装卸等各个领域。ＡＧＶ的控制过程主要包括路径规划、位置估计及路径跟踪３个部分［１］。目前利用摄像机作为传感器获取地面预先规划的路径信息，以控制ＡＧＶ运行是一热点问题。文献［２］提出了基于全局视觉的足球机器人轨迹跟踪控制律。较好的实现了对足球机器人的导航。但是，在比较复杂的工作环境下该方法难以实现。文献［３４］通过从图像中提取地面标示线，计算航向偏差和角度偏差作为控制器输入量，采用模糊算法实现路径跟踪。然而控制精度和效率受图像处理软件影响较大。综合以上问题本文针对摄像机固定在两驱动轮连线中心（即眼在手上）的情况，基于图像直接视觉伺服原理设计了视觉控制器，并结合ＡＧＶ动力学模型设计了动力学控制器。将视觉控制和动力学控制结合，通过消除图像误差，实现ＡＧＶ运行到期望点。当ＡＧＶ到达期望点后，可在期望轨迹上选择新的期望点，如此即可实现ＡＧＶ对连续轨线的追踪。

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