一种仿人眼视觉跟踪装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种仿人眼视觉跟踪装置及其控制方法，包括头颈机器人本体，包括3个自由度旋转关节和CCD相机，用于通过旋转关节调整CCD相机的方位正对于跟踪目标；视觉计算模块，用于根据CCD相机采集的图像信息计算跟踪目标的位置信息，并返回给机器人控制器；机器人控制器，用于实时计算跟踪目标需要旋转的关节角度，发送给关节控制器进行跟踪。本发明专利技术采用一种几何分解的关节角求解方法，不同于常用的虚拟连杆方法，避免了冗余自由度机器人反解的多解问题；计算简单，求解效率高；并且引入了舒适角优化模型，在保证可行解的基础上，最大效率的利用机器人的动态特性。

【技术实现步骤摘要】
一种仿人眼视觉跟踪装置及其控制方法
本专利技术涉及机器视觉、机器人控制和自适应控制领域，具体地说是一种仿人眼视觉跟踪装置及其控制方法。
技术介绍
制造能够替代人劳动的机器一直是人类的梦想。但目前即使是世界上智能最高的机器人,对外部环境变化的适应能力也非常有限,距人们预想的目标还有很大距离,这极大地影响了机器人的推广使用。其中的一个重要原因就是机器人缺乏像人一样的感知能力。随着机器视觉的快速发展，视觉作为一种有利的获取信息的方式被应用到诸多领域，这也给机器人感知带来了机遇。仿人头的机器人装置上视觉传感器后能获得广泛的环境信息，但是如何能够像人一样进行灵活的目标观测和跟踪涉及到了视觉伺服控制问题。目前机器人视觉控制主要有两种方法，基于位置的视觉伺服和基于图像的视觉伺服。基于位置的方法，直接利用视觉传感器获得空间物体的笛卡尔坐标，然后进行控制。这种方法的优点是把视觉问题和机器人运动控制分开考虑，这样方便对二者单独研究。但是这种方法在进行视觉伺服反馈控制时涉及到机器人求逆、雅克比计算等任务。比如基于虚拟连杆的跟踪方法，在目标和相机坐标系之间添加一根虚拟的连杆，相机获得目标位置后，伺服控制问题本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿人眼视觉跟踪装置，其特征在于，包括头颈机器人本体，包括3个自由度旋转关节和CCD相机，用于通过旋转关节调整CCD相机的方位正对于跟踪目标；视觉计算模块，用于根据CCD相机采集的图像信息计算跟踪目标的位置信息，并返回给机器人控制器；机器人控制器，用于实时计算跟踪目标需要旋转的关节角度，发送给关节控制器进行跟踪。

【技术特征摘要】
1.一种仿人眼视觉跟踪装置，其特征在于，包括头颈机器人本体，包括3个自由度旋转关节和CCD相机，用于通过旋转关节调整CCD相机的方位正对于跟踪目标；视觉计算模块，用于根据CCD相机采集的图像信息计算跟踪目标的位置信息，并返回给机器人控制器；机器人控制器，用于实时计算跟踪目标需要旋转的关节角度，发送给关节控制器进行跟踪。2.根据权利要求1所述的仿人眼视觉跟踪装置，其特征在于：所述3个自由度旋转关节包括：微俯仰关节、水平旋转关节和宏俯仰关节；其中微俯仰关节，用于模拟人眼在垂直方向的小范围的旋转运动；水平旋转关节，用于模拟人颈部在水平方向的旋转运动；宏俯仰关节，用于模拟人颈部在垂直方向的大范围的旋转运动。3.根据权利要求2所述的仿人眼视觉跟踪装置，其特征在于：所述小范围为-15°～30°；所述旋转关节的旋转角度范围为：-90°～90°；所述大范围为0°～70°。4.根据权利要求2或3所述的仿人眼视觉跟踪装置，其特征在于：所述旋转关节包括：制动器，用于使关节轴减速、停止或保持停止状态；码盘，用于测量当前旋转关节的旋转角度；关节驱动器，用于根据机器人控制器发送的控制命令驱动头颈机器人本体的旋转关节运动。5.根据权利要求1～4任一项所述装置的仿人眼视觉跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：初始化旋转关节位置；步骤2：判断机器人视场的中心点是否与跟踪目标的位置一致，如果是，则停留等待，否则执行步骤3；步骤3：通过视觉计算模块获取跟踪目标的位置信息，输出给机器人控制器，通过机器人控制器计算出旋转关节的旋转角度；步骤4：关节驱动器根据得到的旋转关节的旋转角度驱动电机运动，进行目标跟踪；步骤5：判断是否接收到终止跟踪命令，如果是，则跟踪结束，否则返回步骤2。6.根据权利要求5所述的仿人眼视觉跟踪控制方法，其特征在于，所述通过机器人控制器计算出旋转关节的旋转角度包括以下过程：步骤1：通过D-H方法建立机器人的连杆坐标系，并根据D-H参数得到各个关节坐标系之间的变换关系；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张会文，张伟，付明亮，陈正仓，冷雨泉，蔺兆宝，韩小宁，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21