• CN:11-2187/TH
  • ISSN:0577-6686

机械工程学报 ›› 2019, Vol. 55 ›› Issue (5): 19-26.doi: 10.3901/JME.2019.05.019

• 机构学及机器人 • 上一篇    下一篇

基于高速视觉的绳索牵引并联机器人轨迹跟踪控制

游虹, 尚伟伟, 张彬, 张飞, 丛爽   

  1. 中国科学技术大学自动化系 合肥 230027
  • 收稿日期:2018-02-27 修回日期:2018-09-23 出版日期:2019-03-05 发布日期:2019-03-05
  • 通讯作者: 尚伟伟(通信作者),男,1981年出生,博士,副教授。主要研究方向为并联机器人、仿人机器人、人工智能等。E-mail:wwshang@ustc.edu.cn
  • 作者简介:游虹,女,1993年出生。主要研究方向为视觉伺服控制、绳索牵引并联机器人。E-mail:hongyou@mail.ustc.edu.cn;张彬,男,1991年出生,博士研究生。主要研究方向为绳索牵引并联机器人、动力学控制。E-mail:lc139@mail.ustc.edu.cn;张飞,男,1991年出生,博士研究生。主要研究方向绳索牵引并联机器人、机器人标定。E-mail:zfei@mail.ustc.edu.cn;丛爽,女,1961年出生,博士,教授。主要研究方向为量子系统及其控制、先进控制系统及运动控制。E-mail:scong@ustc.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(51675501,51275500)。

Trajectory Tracking Control of Cable-driven Parallel Robots by Using High-speed Vision

YOU Hong, SHANG Weiwei, ZHANG Bin, ZHANG Fei, CONG Shuang   

  1. Department of Automation, University of Science and Technology of China, Hefei 230027
  • Received:2018-02-27 Revised:2018-09-23 Online:2019-03-05 Published:2019-03-05

摘要: 在绳索牵引并联机器人中,实时测量动平台位姿是实现高精度轨迹跟踪控制的关键环节。为此,设计一种基于高性能工业相机的高速视觉测量系统,实现绳索牵引并联机器人的运动学视觉伺服控制。设计一种基于感兴趣区域的位姿跟踪算法,并且加入Auto-Regressive (AR)模型对位姿进行实时预测,避免了绳索牵引并联机器人复杂的正运动学求解。以此为基础,构建了工作空间的运动学视觉伺服控制方案,在实际6自由度绳索牵引并联机器人上进行了轨迹跟踪控制试验,试验结果表明基于高速视觉测量的工作空间控制方案明显优于基于编码器反馈的关节空间控制。

关键词: 并联机器人, 轨迹跟踪, 绳索牵引, 视觉伺服

Abstract: To achieve high-precision trajectory tracking of cable-driven parallel robots, real-time pose measurement of the moving platform is a critical problem. Therefore, a high-speed vision measurement system is designed with the high performance industrial camera and a position-based visual servoing (PBVS) control scheme is then proposed. A pose tracking algorithm with the blob tracking is designed and the real-time pose is predicted by using the auto-regressive (AR) model, to avoid the complex forward kinematics of cable-driven parallel robots. Based on the tracking algorithm, the PBVS control scheme is established in the task space and the effectiveness is validated through trajectory tracking experiments implemented on a self-built 6-DOF cable-driven parallel robot. Compared with the joint space control scheme using encoder feedback, the experimental results indicate that the PBVS control scheme has much better performances in the trajectory tracking.

Key words: cable-driven, parallel robot, trajectory tracking, visual servoing

中图分类号: