杨马英，郑亚飞

(浙江工业大学 信息工程学院，浙江 杭州 310023)

基于视觉反馈的机械臂预测控制

杨马英，郑亚飞

(浙江工业大学 信息工程学院，浙江 杭州 310023)

摘要：针对基于视觉的机器人目标抓取问题，构建一个基于图像的单目视觉伺服系统.预先建立基于图像雅克比矩阵的模型，在明确考虑目标可见性约束及机器人执行器约束的前提下，将预测控制算法引入到机械臂的视觉伺服控制中，基于视觉特征的运动预测设计一个简化的多变量机械臂视觉伺服控制器，用以实现对机械臂末端位姿的控制.借助NAO机器人平台，利用机器人自带的Naomark标签进行物体的快速识别，并应用上述基于视觉反馈的机械臂预测控制方法实现NAO机器人手臂控制.实验结果验证了方法的可行性，算法简单易于实现，且控制精度令人满意.

关键词：视觉伺服；图像雅克比矩阵；预测控制；NAO机器人

机械臂视觉伺服[1-5]是将视觉传感器作为感知机构，实时采集目标物与机械臂末端效应器的图像信息，通过图像预处理、特征提取等环节获得机械臂工作环境的信息反馈，构建闭环控制，驱动机械臂运动到指定位姿.视觉伺服使机器人更智能化，增强对外界环境的适应性，在众多应用领域得到了广泛的关注，如农业采摘机器人[6].在伺服控制算法上有经典控制方法，如反馈比例控制器，该方法易于实现，但忽略了机器人运动学及动力学限制，这类约束对控制性能却有显著……