大范圍視覺(jué)伺服方法在空間機(jī)器人上的應(yīng)用

張國(guó)亮　王　捷　劉　宏

摘要：為了克服人工維護(hù)衛(wèi)星危險(xiǎn)性高及成本昂貴等種種弊端，采用在衛(wèi)星主體上安裝一個(gè)空間機(jī)械臂、臂的末端安裝單目攝像機(jī)的方法，無(wú)需遠(yuǎn)程遙操作控制，即可利用手眼視覺(jué)控制機(jī)械臂完成衛(wèi)星的自我維護(hù)。在傳統(tǒng)的基于位置的視覺(jué)伺服(PBVS)與基于圖像的視覺(jué)伺服(IBVS)基礎(chǔ)上，提出一種復(fù)合視覺(jué)伺服控制方法，通過(guò)在線估計(jì)目標(biāo)的深度和旋轉(zhuǎn)姿態(tài)來(lái)選擇PBVS和IBVS控制器。該方法既具有兩種伺服方法各自的優(yōu)點(diǎn)，又保證了圖像空間與笛卡爾空間軌跡的可控性．大范圍運(yùn)動(dòng)(尤其是涉及到旋轉(zhuǎn)伺服)時(shí)選擇PBVS控制器，小范圍運(yùn)動(dòng)時(shí)則使用IBVS控制器，從而實(shí)現(xiàn)了空間機(jī)器人的大范圍完全自主視覺(jué)伺服控制。針對(duì)空間環(huán)境的特殊性，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種合作目標(biāo)識(shí)別方法，確保了伺服系統(tǒng)能夠在復(fù)雜的環(huán)境下快速穩(wěn)定地提取伺服特征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法在進(jìn)行大范圍視覺(jué)伺服時(shí)，伺服定位準(zhǔn)確，對(duì)采樣和標(biāo)定誤差具有魯棒性。

關(guān)鍵詞：空間機(jī)器人；視覺(jué)伺服；目標(biāo)識(shí)別；伺服控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TP242．6文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：0253—987X(20O9)01—0085—05