機(jī)器人視覺(jué)測(cè)量與控制

內(nèi)容概要

本書(shū)以測(cè)量與控制的角度，從視覺(jué)系統(tǒng)的構(gòu)成、標(biāo)定到機(jī)器人的視覺(jué)測(cè)量與控制，系統(tǒng)闡述了機(jī)器人視覺(jué)測(cè)量與控制的基本原理與關(guān)鍵技術(shù)，并給出了機(jī)器人視覺(jué)測(cè)量與控制的應(yīng)用示例。全書(shū)由5章構(gòu)成，分別為緒論、攝像機(jī)與視覺(jué)系統(tǒng)標(biāo)定、視覺(jué)測(cè)量、視覺(jué)控制、視覺(jué)控制的應(yīng)用。全書(shū)以串聯(lián)關(guān)節(jié)機(jī)器人為主，同時(shí)兼顧了移動(dòng)機(jī)器人的控制問(wèn)題。    本書(shū)面向從事機(jī)器人研究和應(yīng)用的科技人員，可作為機(jī)器人、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等領(lǐng)域的科研和工程技術(shù)人員的參考書(shū)，也可作為控制科學(xué)與工程、計(jì)算機(jī)等學(xué)科研究生和高年級(jí)本科生的教材。

作者簡(jiǎn)介

徐德，1965年12月生，山東五蓮人，博士，中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所研究員，博士生導(dǎo)師。中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)智能機(jī)器人專業(yè)委員會(huì)委員，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)機(jī)器人與自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)委員，IEEE會(huì)員，中國(guó)電子學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員。長(zhǎng)期從事機(jī)器人視覺(jué)測(cè)量與控制、智能控制、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等方面的科研工作。主持與參加科研項(xiàng)目20余項(xiàng)，獲省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)3項(xiàng)，發(fā)明專利3項(xiàng)，出版教材和著作3部。在國(guó)內(nèi)外重要學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文70余篇。

書(shū)籍目錄

第1章  緒論  1.1  機(jī)器人視覺(jué)控制    1.1.1  機(jī)器人視覺(jué)的基本概念    1.1.2  機(jī)器人視覺(jué)控制的作用  1.2  機(jī)器人視覺(jué)控制的研究?jī)?nèi)容    1.2.1  攝像機(jī)標(biāo)定    1.2.2  視覺(jué)測(cè)量    1.2.3  視覺(jué)控制的結(jié)構(gòu)與算法  1.3  機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)的分類    1.3.1  根據(jù)攝像機(jī)與機(jī)器人的相互位置分類    1.3.2  根據(jù)攝像機(jī)數(shù)目分類    1.3.3  根據(jù)測(cè)量方式進(jìn)行分類    1.3.4  根據(jù)控制模型進(jìn)行分類  1.4  視覺(jué)控制的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)    1.4.1  視覺(jué)系統(tǒng)標(biāo)定研究進(jìn)展    1.4.2  機(jī)器人的視覺(jué)測(cè)量研究進(jìn)展    1.4.3  機(jī)器人的視覺(jué)控制研究進(jìn)展    1.4.4  機(jī)器人視覺(jué)控制的應(yīng)用現(xiàn)狀    1.4.5  機(jī)器人視覺(jué)測(cè)量與控制的發(fā)展趨勢(shì)  參考文獻(xiàn)第2章  攝像機(jī)與視覺(jué)系統(tǒng)標(biāo)定  2.1  攝像機(jī)模型    2.1.1  小孔模型    2.1.2  攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)模型    2.1.3  攝像機(jī)外參數(shù)模型  2.2  單目二維視覺(jué)測(cè)量的攝像機(jī)標(biāo)定  2.3  Faugems的攝像機(jī)標(biāo)定方法    2.3.1  Faugems攝像機(jī)標(biāo)定的基本方法    2.3.2  Faugeras攝像機(jī)標(biāo)定的改進(jìn)方法  2.4  Tsai的攝像機(jī)標(biāo)定方法    2.4.1  位姿與焦距求取    2.4.2  畸變矯正系數(shù)與焦距的精確求取  2.5  手眼標(biāo)定  2.6  基于消失點(diǎn)的攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)自標(biāo)定    2.6.1  幾何法    2.6.2  解析法  2.7基于運(yùn)動(dòng)的攝像機(jī)自標(biāo)定    2.7.1  基于正交平移運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的攝像機(jī)自標(biāo)定    2.7.2  基于單參考點(diǎn)的攝像機(jī)自標(biāo)定  2.8  畸變校正與非線性模型攝像機(jī)的標(biāo)定    2.8.1  基于平面靶標(biāo)的非線性模型攝像機(jī)標(biāo)定    2.8.2  基于平面靶標(biāo)的大畸變非線性模型攝像機(jī)的標(biāo)定  2.9  結(jié)構(gòu)光視覺(jué)的參數(shù)標(biāo)定    2.9.1  基于立體靶標(biāo)的激光平面標(biāo)定    2.9.2  主動(dòng)視覺(jué)法激光平面標(biāo)定    2.9.3  斜平面法結(jié)構(gòu)光視覺(jué)傳感器標(biāo)定  參考文獻(xiàn)第3章  視覺(jué)測(cè)量  3.1  視覺(jué)測(cè)量中的約束條件    3.1.1  特征匹配約束    3.1.2  不變性約束    3.1.3  直線約束  3.2  單目視覺(jué)位置測(cè)量  3.3  立體視覺(jué)位置測(cè)量    3.3.1  雙目視覺(jué)    3.3.2  結(jié)構(gòu)光視覺(jué)  3.4  基于目標(biāo)約束的位姿測(cè)量    3.4.1  基于立體視覺(jué)的位姿測(cè)量    3.4.2  基于矩形的位姿測(cè)量  3.5  基于PnP問(wèn)題的位姿測(cè)量    3.5.1  P3P的常用求解方法    3.5.2  PnP問(wèn)題的通用線性求解  3.6  基于消失點(diǎn)的位姿測(cè)量    3.6.1  基于消失點(diǎn)的單視點(diǎn)三維測(cè)量    3.6.2  基于消失點(diǎn)的單視點(diǎn)仿射測(cè)量  3.7  移動(dòng)機(jī)器人的視覺(jué)定位    3.7.1  基于單應(yīng)性矩陣的視覺(jué)定位    3.7.2  基于非特定參照物的視覺(jué)定位  3.8  移動(dòng)機(jī)器人的視覺(jué)全局定位    3.8.1  基于非特定參照物的視覺(jué)全局定位    3.8.2  視覺(jué)定位與里程計(jì)推算定位的信息融合  3.9  MEMS裝配中的顯微視覺(jué)測(cè)量    3.9.1  顯微視覺(jué)系統(tǒng)的構(gòu)成    3.9.2  顯微視覺(jué)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)焦與視覺(jué)測(cè)量    3.9.3  實(shí)驗(yàn)與結(jié)果  參考文獻(xiàn)第4章  視覺(jué)控制  4.1  基于位置的視覺(jué)控制    4.1.1  位置給定型機(jī)器人視覺(jué)控制    4.1.2  機(jī)器人的位置視覺(jué)伺服控制    4.1.3  基于位置的視覺(jué)控制的穩(wěn)定性    4.1.4  基于位置視覺(jué)控制的特點(diǎn)  4.2  基于圖像的視覺(jué)控制    4.2.1  基于圖像特征的視覺(jué)控制    4.2.2  基于圖像的視覺(jué)伺服控制    4.2.3  基于圖像的視覺(jué)控制的穩(wěn)定性    4.2.4  基于圖像的視覺(jué)控制的特點(diǎn)  4.3  混合視覺(jué)伺服控制    4.3.1  2.5D視覺(jué)伺服的結(jié)構(gòu)    4.3.2  2.5D視覺(jué)伺服的原理  4.4  基于結(jié)構(gòu)光的機(jī)器人弧焊混合視覺(jué)控制    4.4.1  圖像空間到機(jī)器人末端笛卡兒空間的雅可比矩陣    4.4.2  混合視覺(jué)控制    4.4.3  實(shí)驗(yàn)與結(jié)果  4.5  直接視覺(jué)控制    4.5.1  直接視覺(jué)控制的結(jié)構(gòu)    4.5.2  visual.motor函數(shù)的實(shí)現(xiàn)  4.6  基于姿態(tài)的視覺(jué)控制    4.6.1  姿態(tài)測(cè)量    4.6.2  基于姿態(tài)估計(jì)的視覺(jué)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與基本原理    4.6.3  實(shí)驗(yàn)與結(jié)果  4.7  基于圖像雅可比矩陣的無(wú)標(biāo)定視覺(jué)伺服控制    4.7.1  動(dòng)態(tài)牛頓法    4.7.2  圖像雅可比矩陣的估計(jì)  4.8  自標(biāo)定視覺(jué)控制    4.8.1  攝像機(jī)的自標(biāo)定    4.8.2  目標(biāo)跟蹤視覺(jué)控制  4.9  基于極線約束的無(wú)標(biāo)定攝像機(jī)的視覺(jué)控制    4.9.1  基本原理    4.9.2  視覺(jué)伺服控制    4.9.3  實(shí)驗(yàn)與結(jié)果  參考文獻(xiàn)第5章  視覺(jué)控制的應(yīng)用  5.1  開(kāi)放式機(jī)器人控制平臺(tái)    5.1.1  多層次結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式機(jī)器人控制平臺(tái)    5.1.2  本地機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制    5.1.3  圖形示教實(shí)驗(yàn)與結(jié)果  5.2  具有焊縫識(shí)別與跟蹤功能的自動(dòng)埋弧焊機(jī)器人系統(tǒng)    5.2.1  焊接小車與視覺(jué)系統(tǒng)    5.2.2  結(jié)構(gòu)光焊縫條紋圖像的處理  5.3  曲線焊縫跟蹤的視覺(jué)伺服協(xié)調(diào)控制    5.3.1  機(jī)器人運(yùn)動(dòng)與特征點(diǎn)坐標(biāo)變化的數(shù)學(xué)分析    5.3.2  模糊視覺(jué)伺服控制器的設(shè)計(jì)    5.3.3  實(shí)驗(yàn)與結(jié)果  5.4  仿人形機(jī)器人的火炬?zhèn)鬟f    5.4.1  系統(tǒng)構(gòu)成與目標(biāo)特征    5.4.2  目標(biāo)分割與邊緣提取    5.4.3  特征提取    5.4.4  火炬?zhèn)鬟f任務(wù)中的視覺(jué)引導(dǎo)    5.4.5  趨近與對(duì)準(zhǔn)    5.4.6  實(shí)驗(yàn)與結(jié)果參考文獻(xiàn)

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　　機(jī)器人視覺(jué)測(cè)量與控制涉及光學(xué)、電子學(xué)、控制科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等眾多學(xué)科，是一門重要的綜合性前沿學(xué)科。在工業(yè)機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域。軍事領(lǐng)域、航天與空間探索領(lǐng)域等具有廣闊的應(yīng)用前景。研究實(shí)時(shí)視覺(jué)測(cè)量與控制，對(duì)于提高機(jī)器人的自主作業(yè)能力、拓展機(jī)器人的應(yīng)用范圍具有十分重要的意義?！　”緯?shū)從控制的角度出發(fā)，以工程實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)，以機(jī)器人的視覺(jué)控制為背景，系統(tǒng)全面地介紹了視覺(jué)系統(tǒng)的構(gòu)成和標(biāo)定、視覺(jué)測(cè)量的原理與方法、視覺(jué)控制的原理與實(shí)現(xiàn)，并給出了機(jī)器人視覺(jué)測(cè)量與控制的應(yīng)用示例。全書(shū)以串聯(lián)關(guān)節(jié)機(jī)器人為主，同時(shí)兼顧了移動(dòng)機(jī)器人的控制問(wèn)題?！　∪珪?shū)由5章構(gòu)成，分別為緒論、攝像機(jī)與視覺(jué)系統(tǒng)標(biāo)定、視覺(jué)測(cè)量、視覺(jué)控制、視覺(jué)控制的應(yīng)用。本書(shū)從控制角度，以能夠進(jìn)行工程實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)，以機(jī)器人的視覺(jué)控制為背景，系統(tǒng)全面地介紹了視覺(jué)系統(tǒng)的構(gòu)成和標(biāo)定、視覺(jué)測(cè)量的原理與方法、視覺(jué)控制的原理與實(shí)現(xiàn)，并給出了機(jī)器人視覺(jué)測(cè)量與控制的應(yīng)用示例。　　本書(shū)面向從事機(jī)器人研究和應(yīng)用的科技人員，注重反映本領(lǐng)域的研究前沿和可實(shí)現(xiàn)性?？勺鳛闄C(jī)器人、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等領(lǐng)域科研工作者和工程技術(shù)人員的參考書(shū)，也可作為控制科學(xué)與工程、計(jì)算機(jī)等學(xué)科的研究生和高年級(jí)本科生的教材。

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