制造出像人相同具有智能的能代替人类劳作的机器人，一直是人类的愿望，人类获取的信息80%以上是经过视觉。因此，在智能机器人的研讨中，具有视觉的机器人的研讨也就成了榜首位的。对机器人视觉伺服体系的研讨是机器人领域中的重要内容之一，其研讨成果可应用在机器人主动避障、轨道盯梢和运动方针盯梢等问题中。从反应信息类型的视点分类，机器人视觉伺服体系可分为根据方位的视觉伺服体系（position-base）和根据图画的视觉伺服体系（image-base）［1］。根据方位的视觉伺服体系首先要估量方针物体在直角坐标空间中相对于摄像机的方位，其视觉伺服差错界说在三维笛卡尔空间，视觉或特征信息用来估量机械手结尾与方针的相对位姿，这种办法需求对视觉体系和机器人进行准确标定，别的因为要对图画进行解说，因此核算量较大。根据图画的视觉伺服体系的伺服差错直接界说在图画特征空间，即摄像机观察到的特征信息直接用于反应，不需求对三维姿势进行估量，但体系需在线核算图画雅可比矩阵（图画特征参数改变量与使命空间位姿改变量的联系矩阵）及其逆阵，而图画雅可比矩阵跟许多实时改变的参数有关，这是一个杂乱的非线性进程，从理论上很难剖析，而且对机器人的操控规划提出了较大的要求［2］。机器人视觉伺服体系是一个很杂乱的体系，归纳了许多学科的内容，而各学科的开展又极不平衡，影响了其进一步开展。正是根据此，机器人视觉伺服研讨现在处于停滞不前的状况，国内对此方面的研讨大多仅仅进行了仿真试验，而未在实践机器人体系上完结。本文运用松下沟通伺服体系、pmac运动操控卡、dsp图画处理体系、工控机和机器人组成了伺服体系，在详细机器人体系中对其进行试验研讨，探究根据图画的机器人视觉伺服完结问题。
机器人视觉伺服体系组成部分
机器人体系及研讨内容
图1是本试验的机器人体系硬件图。二自由度平面机器人的榜首关节笔直固定于作业平台上，2个关节均由松下沟通伺服电机驱动，且只能在水平平面内滚动，固定于第二根杆结尾的摄像头为单目ccd摄像头，用dsp图画处理体系完结图画收集、处理，提取方针特征值作为视觉信息反应量。本文选取圆形方针物体的灰度质心在图画平面的坐标值作为图画特征［3］。本文研讨的是根据图画的机器人视觉伺服体系的伺服完结问题，根据方针物体图画特征值的改变操控机器人两关节的运动使其第二根杆结尾能盯梢到坐落作业台上的停止或运动物体，对体系完结视觉伺服操控。
机器人视觉体系数学模型
本文拟对体系进行试验研讨。树立机器人坐标、摄像机坐标、图画坐标和方针点坐标的坐标改换联系。图2是在机器人的第二根杆结尾装置一个摄像头，构成eye-in-hand构型而树立的坐标改换联系图。图3是摄像机体系坐标与图画坐标的联系及成像原理示意图。
设机器人榜首关节和第二关节的转角分别为θ1和θ2，榜首根杆长为l1，第二根杆长为l2。选取图2中o点作为基坐标参考点，用［x0 y0 z0］t表明，摄像机坐标系用［xc yc zc］t表明，图画坐标系用［u w］t表明;机器人榜首关节用［x1 y1 z1］t表明，第二关节用［x2 y2 z2］t表明，设固定的方针点pc在摄像机坐标系（c）的齐次坐标为： pc =［xc yc zc1］t，在基坐标系（o）的齐次坐标为：p0=［x0 y0 z0 1］t，两个坐标系之间的改换联系为：p0=0tcpc。
根据机器人运动学得到摄像机坐标系与基坐标系之间的改换矩阵如下：
松下沟通伺服体系
本试验中机器人两个关节均是由松下沟通伺服电机驱动，电机和其驱动操控器一起构成了松下沟通伺服体系。松下minasa系列沟通伺服体系由a系列驱动器和配套沟通伺服电机组成。其以三相沟通伺服体系为基本原理［5］，选用光电编码器作为电机转速和转子磁极方位检测单元，体系在驱动器内部集成了相关功用模块，构成了一个高集成度、高操控精度、数字化、智能化的闭环伺服操控体系。根据希望输入指令值，依照已设定好的操控方法和各参数设定值，驱动器操控各相关功用单元，产生出操控igbtpwm模块的信号，终究操控伺服电机依照希望值作业。体系具有分倍频功用，能够以多种形式将反应脉冲输出给外部操控器或接纳方位操控指令信号。体系具有多种操控形式，如速度和转矩操控形式，以模拟信号作为输入，本文选用的是转矩操控形式［6］。
pmac运动操控卡
pmac运动操控卡是美国delta tau data systems公司出产的一种可编程、高性能伺服运动多轴操控器，选用motorola公司的数字信号处理芯片dsp56001作为cpu。
pmac可认为是一台完好的核算机，用dsp芯片作为主处理器，处理8个轴的一切核算并可一起操控8轴运动，具有独立的存储空间、输入输出接口以及其他外围扩展电路。它可与各种类型的主机、放大器、电机、传感器结合完结各种类型的功用，只需咱们应用好其硬件特性和软件特性，根据特定的功用要求对其进行设置，就能使它正常高效地作业。pmac卡为用户供给了pwin32应用软件和pcomm32pro动态链接库。高档言语经过pcomm32pro动态链接库，能够直接调用相关函数与pmac卡进行通讯，然后完结对pmac卡的操控［7］。本文将它与松下沟通伺服体系合作运用。
