基于视觉伺服的非完整轮式移动机器人控制研究
视觉传感器通过模拟人类视觉感知的方式,能够实现对环境的非接触式测量。视觉相机具有成本低、所含信息量丰富、可靠性高等优点,因此常用作移动机器人的传感器,以实现机器人精确定位与检测目标的功能,其应用涉及家庭服务、智能交通、航空航天等多个领域。
基于视觉传感器的移动机器人视觉伺服问题也成为了一个研究热点。所谓视觉伺服,就是利用视觉传感器获取反馈信息从而控制机器人达到期望位姿(点镇定)或实现对期望轨迹的跟踪(轨迹跟踪)。
移动机器人系统是一种典型的严格非线性、欠驱动的非完整系统,而视觉传感器会带来诸多不确定性的因素使其成为一种不确定的非完整系统,其视觉伺服控制器的设计极具挑战性。此外,受机器人本体结构的限制,相机坐标系可能与机器人坐标系不重合,需要对相机外参数进行标定,这也给视觉伺服的具体应用带来不便。
尽管移动机器人的视觉伺服问题研究已经取得不少进展,但仍存在一些不足。首先,现有的大多数视觉伺服方法都属于自适应控制,它们虽能够保证闭环系统误差的渐近收敛,但其控制器增益易受系统初始状态的影响,不易调节。
其次,这些方法主要采用的是时变控制律,具有较慢 ...