[发明专利]一种基于视觉伺服的AGV滑模控制方法

说明书

本发明公开了一种基于视觉伺服的AGV滑模控制方法，包括如下步骤：步骤1)建立摄像机成像模型，通过摄像机获取特征点，并得到当前图像像素坐标,然后通过坐标变换得到世界坐标；步骤2)对AGV进行运动学建模，建立AGV的运动学模型；步骤3)根据所述运动学模型设计对应的滑模控制器；步骤4)将步骤1)中获得的世界坐标加入到所设计的滑模控制器，使AGV运动到目标点。本发明通过视觉伺服能够精确的获取AGV的实时位置；通过滑模控制算法，能够使AGV实现良好的轨迹跟踪。

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体涉及一种基于视觉伺服的AGV滑模控制方法。

背景技术

AGV的控制算法有经典的PID控制算法、自适应控制算法、智能控制算法、滑模变结构控制算法等。对于不同的控制要求我们需要选用最适合的控制算法。AGV现在通用的引导方式有电磁引导、磁带引导、惯性引导、超声定位引导、激光引导、视觉导引等。在不同的应用场合需要不同的引导方式以满足工业的需求。

发明内容

本发明旨在提供一种基于视觉伺服的AGV滑模控制算法，通过视觉伺服能够精确的获取AGV的实时位置；通过滑模控制算法，能够使AGV实现非常好的轨迹跟踪。

为达成上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于视觉伺服的AGV滑模控制方法，包括如下步骤：

步骤1)建立摄像机成像模型，通过摄像机获取特征点，并得到当前图像像素坐标,然后通过坐标变换得到世界坐标；

步骤2)对AGV进行运动学建模，建立AGV的运动学模型；

步骤3)根据所述运动学模型设计对应的滑模控制器；

步骤4)将步骤1)中获得的世界坐标加入到所设计的滑模控制器，使AGV运动到目标点。

进一步地，所述步骤1)中坐标转换的过程为，首先从像素坐标系转换到图像物理坐标系，然后再从图像物理坐标系转换到摄像机坐标系，然后再从摄像机坐标系转换到世界坐标系。

进一步地，所述步骤1)中坐标转换的具体过程如下：

1.1)将图像像素坐标通过像素转换矩阵转换到图像物理坐标：

式中：[u v 1]^T表示图像像素坐标系，[x y 1]^T表示图像物理坐标系；dx、dy分别表示x方向和y方向的一个像素分别所占的单位长度数量；u₀、v₀表示图像的中心像素坐标和图像原点像素坐标之间相差的横向和纵向像素数；

1.2)将图像物理坐标通过焦距对角矩阵和畸变系数转换到摄像机坐标：

式中：[X_c Y_c Z_c]^T表示摄像机坐标系，[x y 1]^T表示归一化后的图像物理坐标系；f表示焦距；

1.3)对外参矩阵进行求解，其中R是旋转矩阵，T是平移向量；

1.4)将摄像机坐标通过下式转换到世界坐标：

式中：[X_c Y_c Z_c]^T表示摄像机坐标系，[X_m Y_m Z_m]^T表示世界坐标系。