不校准视觉参数的非完整运动学系统的鲁棒指数镇定

基于视觉反馈和非完整（1,2）型移动机器人的标准链式形式,探讨了具有不校准视觉参数的机器人的鲁棒镇定问题,得到了这种机器人在图像平面内新的非完整运动学系统的不确定链式模型.借助于状态缩放和切换技术,对非完整不确定链式模型提出了新的指数镇定的时变反馈控制器,并给出了指数镇定的严格证明.仿真结果验证了控制器设计的有效性.     

含未标定摄像机参数的非完整移动机器人的自适应动力学跟踪控制

结合一类非完整移动机器人的运动学模型和链式转换,在质心与几何中心重合的情况下,研究含有未知参量的非完整移动机器人的跟踪控制问题.首先,利用针孔摄像机模型提出一种基于视觉伺服的运动学跟踪误差模型;然后在此模型下,将动态反馈、Back-stepping技巧与自适应控制相结合,设计一个区别于以往处理方法、含有两个动态反馈的自适应跟踪控制器,从而实现动力学系统的全局渐近轨迹跟踪,并通过李亚普诺夫方法严格证明闭环系统的稳定性和估计参数的有界性;最后,利用Matlab仿真验证所提出的控制器的有效性.     

具有未知视觉参数的非完整移动机器人的自适应动态反馈跟踪控制

基于视觉反馈和标准链式形式,研究了一类不确定非完整移动机器人的轨迹跟踪控制问题.首先,利用针孔摄像机模型,提出了一种新的基于视觉伺服的移动机器人运动学跟踪误差模型.基于这个模型,在具有不确定视觉参数的情形下,利用back-stepping技术,设计出了一种新的自适应动态反馈跟踪控制器,实现了全局渐近的轨迹跟踪,并通过李亚普诺夫方法严格证明了闭环系统的稳定性和估计参数的有界性.仿真结果证明了所提出的控制器的有效性.     

不确定非完整移动机器人的轨迹跟踪控制

具有未校准视觉参数的非完整移动机器人的运动学系统具有参数不确定性,较一般的运动学系统更加复杂.基于视觉反馈、Barbalat's定理和Lyapunov直接方法,研究了具有未标定摄像机参数的非完整移动机器人的轨迹跟踪问题.首先,利用固定在天花板上的针孔摄像机透视投影模型,提出了一种新的基于视觉伺服的移动机器人运动学跟踪误差模型;基于这个模型,提出了一种新的与未知视觉参数无关的动态反馈跟踪控制器.该控制器不仅保证系统的状态渐近跟踪给定参考轨迹,而且控制器是全局的,通过Lyapunov方法严格证明了闭环系统的稳定性.在惯性系和图像坐标系下讨论跟踪问题,使问题变的简单且设计的控制器更加有用.最后,仿真结果证实了所提出的控制器的有效性.     

不确定非完整链式系统的鲁棒镇定

不确定非完整链式系统的镇定问题在过去十年中得到了许多有趣的结果, 涌现出了几类模型和相应的控制方法. 目前已经可以对这方面的发展做出总结. 本文给出了非完整链式系统的模型、镇定控制方法和一些结论, 特别是基于视觉传感器得到了一些新的有趣的不确定链式模型. 同时, 利用新的二步法、视觉反馈、状态缩放变换和切换等技术设计了新的不确定链式模型的鲁棒镇定控制器. 希望这项工作可以做到抛砖引玉, 也可以为这个领域的专家做一个较好的参考.     

Dynamic feedback robust stabilization of nonholonomic mobile robots based on visual servoing

This paper investigates the visual servoing robust stabilization of nonholonomic mobile robots. The calibration of visual parameters is not only complicated, but also needs great consumption of calculated time so that the accurate calibration is impossible in some situations for high requirement of real timing. Hence, it is interesting and important to consider the design of stabilizing controllers for nonholonomic kinematic systems with uncalibrated visual parameters. A novel uncertain model of these nonholonomic kinematic systems is proposed. Based on this model, a stabilizing controller is discussed by using dynamic feedback and two-step techniques. The proposed robust controller makes the mobile robot image pose and the orientation converge to the desired configuration despite the lack of depth information and the lack of precise visual parameters. The stability of the closed loop system is rigorously proved. The simulation is given to show the effectiveness of the presented controllers.     

具有未知参数的机器人-摄像机系统的自适应动态反馈跟踪控制

研究了不确定非完整移动机器人系统的跟踪问题.首先,基于视觉反馈和状态输入变换,展示了一种非完整移动机器人运动学系统的不确定链式模型.基于反步法思想和跟踪误差系统结构,给出了两个重要的新变换.然后运用李雅普诺夫直接方法和扩展巴巴拉引理设计了自适应控制律和动态反馈鲁棒控制器,以实现理想轨迹的跟踪控制.严格证明了闭环误差系统的渐近收敛性.最后,仿真结果证实了提出的控制策略有效.     

动态非完整控制系统的指数镇定及其在一类车式机器人中的应用

本文研究了用动力学方程表示的双输入链式非完整系统的镇定问题，设计出了非连续的指数镇定律，并将其用于一类移动机器人的位姿镇定中．仿真结果表明了该控制律的有效性．     

含未校准摄像机参数的非完整移动机器人自适应动态反馈跟踪控制

研究基于视觉伺服的不确定非完整移动机器人的跟踪控制问题.基于视觉反馈和状态输入变换,提出一类非完整运动学系统的不确定模型,并运用两个新的变换,对3种不同情况分别设计自适应动态反馈控制器来跟踪不确定系统的期望轨迹.利用李雅普诺夫方法和推广的Barbalat引理,严格证明了误差系统的收敛性.仿真结果验证了所提方法的有效性.     

非完整链式系统的时变光滑指数镇定

针对非完整链式系统,导出了一种时变光滑反馈控制律,该控制律可以保证系统状态 全局指数收敛到原点,克服了以往控制律非光滑或虽光滑但却只能渐近镇定系统的缺陷.所得 控制律应用于移动机器人系统的镇定.     

基于视觉伺服反馈的不确定非完整动态移动机器人的自适应镇定

研究了带有固定在天花板上的摄像机系统的非完整动态移动机器人的镇定问题. 首先, 利用针孔摄像机模型引入了基于摄像机目标的视觉伺服运动学模型,并针对该运动学模型给出了一个运动学镇定控制器. 然后,在摄像机参数不确定的情形下设计了一个自适应滑模控制器实现了不确定动态移动机器人的镇定. 提出的控制器不仅对结构不确定性如质量变化, 而且对无结构不确定性如外部扰动都具有鲁棒性. 通过Lyapunov方法严格证明了提出的控制系统的稳定性和估计参数的有界性. 仿真结果证实了控制律的有效性.     

Image-Based Visual Servoing for Nonholonomic Mobile Robots Using Epipolar Geometry

We present an image-based visual servoing strategy for driving a nonholonomic mobile robot equipped with a pinhole camera toward a desired configuration. The proposed approach, which exploits the epipolar geometry defined by the current and desired camera views, does not need any knowledge of the 3-D scene geometry. The control scheme is divided into two steps. In the first, using an approximate input-output linearizing feedback, the epipoles are zeroed so as to align the robot with the goal. Feature points are then used in the second translational step to reach the desired configuration. Asymptotic convergence to the desired configuration is proven, both in the calibrated and partially calibrated case. Simulation and experimental results show the effectiveness of the proposed control scheme     

精确反馈线性化在移动机器人轨迹跟踪中的应用

本文首先介绍了轮式移动机器人从原始形式到链形式的转换 ,并以此为对象 ,通过动态扩展 ,引入了精确反馈线性化的方法 ,将链形式精确地转换为输入输出线性系统 ,在此基础上 ,设计了反馈控制器对轮式移动机器人的轨迹跟踪进行控制 .仿真结果说明了方法的可行性     

Finite-time stabilisation for a class of output-constrained nonholonomic systems with its application

This paper studies the problem of finite-time stabilisation for a class of uncertain nonholonomic systems in chained form with output constraint. A nonlinear mapping is first introduced to transform the output-constrained system into a new unconstrained one. Then, by employing the adding a power integrator technique and switching control strategy, a state feedback controller is successfully constructed to render that the states of closed-loop system converge to zero in a finite time without violation of the constraint. As an application of the proposed theoretical results, the problem of finite-time parking a unicycle-type mobile robot is tackled. Simulation results are given to demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

一类非完整系统的全局镇定

当非完整系统只能局部转换为链式形式时, 由于存在变换奇异点集合, 针对链式系统所设计的全局反馈控制律只能局部镇定原非完整系统, 而且当期望状态接近奇异点时, 闭环系统的吸引区很小. 本文针对一类可局部转换为链式系统的非完整系统, 首先利用吸引区是状态空间中的一个不变集且与变换奇异点集不相交的条件导出了一个吸引区的不变子集, 然后给出了将系统状态从任意点驱动到吸引区不变子集内的开环控制算法, 最后结合开环控制和闭环控制得到一种混合控制算法. 该混合控制算法可以保证任意不在变换奇异点集合内的期望状态是全局渐近稳定的. 对平面两转动关节空间机器人的仿真结果证实了算法的有效性.     

一类不确定非完整动力学系统的时变镇定

对于一类具有未知惯性参数的非完整动力学系统,提出了新的时变自适应镇定律、 将其用于一类移动机器人的位姿镇定中.仿真结果验证了所提控制方法的有效性.     

一类不确定非完整动力学系统的时变镇定

对于一类具有未知惯性参数的非完整动力学系统,提出了新的时变自适应镇定律,将其用于一类移动机器人的位姿镇定中．仿真结果验证了所提控制方法的有效性．     

The NTUA snake: Design,planar kinematics,and motion planning

A new kind of robotic mechanism is proposed to be used for inspection tasks in complex setups of industrial plants. We propose a multiarticulated snake‐like mobile robot, with a body consisting of repeating modules, capable of both efficiently moving and reaching points inside complicated or unstructured areas, where human personnel cannot reach or work properly. An analysis of the basic design along with most of the component specifications is presented. This mechanical system is subject to nonholonomic constraints. The kinematic model for motion on‐plane of the mobile robot is derived by taking into consideration these constraints. The nonholonomic motion planning is partially solved by converting the multiple‐input system to a multiple‐chain, single‐generator chained form via state feedback and a coordinate transformation. Stabilization and trajectory tracking issues are also considered. We also consider the general case of the n‐trailer (or n‐module) robotic snake. Simulation results are provided for various test cases. ©1999 John Wiley & Sons, Inc.     

基于2D三焦点张量的移动机器人视觉伺服镇定控制

针对单目视觉移动机器人系统, 本文提出了一种基于二维三焦点张量(2D trifocal tensor, 2DTT)的视觉伺服镇定控制方法. 具体而言, 首先描述了2D三焦点张量的导出过程, 并给出了基于图像特征点的估计方法. 在此基础上根据2D三焦点张量的元素, 设计了一种反馈线性化控制器以实现机器人的位置镇定, 以及一种比例控制器来实现姿态镇定, 因而在场景信息与平移信息均未知情况下完成了移动机器人的视觉镇定控制. 通过理论分析证明了本文设计的镇定控制算法具有指数收敛性能. 相比现有方法, 这种基于2D 三焦点张量的方法在图像特征识别方面具有更强的鲁棒性, 并且在平面场景与立体场景情况下均适用. 最后利用仿真与实验结果验证了本文提出的视觉伺服方法的优良性能.     

不确定非完整动力学系统的指数镇定

研究具有未知惯性参数非完整动力学系统的镇定问题,基于非连续变换和动力学方程的性质,设计出两类非线地指数镇定律－鲁棒控制和自适应控制律。将其用于一类移动机器人的位姿镇定,仿真结果验证了所提出控制方法的有效性。