视觉伺服研究是绝缘子水冲洗机器人研究的重要内容,其研究成果用于机器人自动瞄准绝缘子。水冲洗机器人采用基于图像的视觉伺服控制方案,对冲洗机器人的图像雅克比矩阵进行计算,设计基于机器人位置参数和绝缘子高度信息获取图像深度的方法,最后基于Robotics Tool-box和Visual Servoing Toolbox工具箱对冲洗机器人视觉控制方案进行建模、仿真,结果表明,基于图像的机器人视觉伺服系统能够实现对绝缘子瞄准功能。 2017年第6期电瓷避雷器（总第280期）成[7-8]。求解冲洗机器人的图像雅克比矩阵，需先建立机器人的系统数学模型，绝缘子水冲洗机器人（见图1）为二自由度机器人，本文有公司网站全自动倒角机采集转载中国知网整理，http://www.daojiaoj.com 通过伺服电机驱动水枪绕关节进行水平面和垂直面旋转[9]，CCD摄像机固定在水枪末端，用于绝缘子图像摄龋对水冲洗机器人系统建立机器人坐标、摄像机坐标变换关系。图2是根据机器人结构建立的坐标变换关系图。设机器人水枪水平旋转角为θ1，机器人视觉伺服仿真-电动数控滚圆机滚弧机折弯机张家港倒角机液压倒角机俯仰角为θ2，将图中的O点作为基坐标参考点，基座标系用X0，Y0，Z0表示，摄像机坐标系用Xc，Yc，Zc表示，水枪末端坐标系用Xe，Ye，Ze表示。Dx，Dy，Dz分别代表摄像机坐标系相对于水枪末端坐标系x轴，y轴，z轴上的偏移量，l表示水枪的长度。图1冲洗机器人结构图F图2机器人机构坐标变换图F用0Te表示机器人水枪末端坐标系相对于机器人基座标系的变化矩阵，用eTc表示摄像机坐标系相对于水枪末端坐标系的变换矩阵，则机器人摄像机坐标系与基座标系之间变换矩阵如下：变电所内绝缘子种类较多，剖面面积不统一，再加上绝缘子图像处理过程中，绝缘子图像面积会发生变化，也排除以摄像机俯仰角、绝缘子剖面面积、绝缘子成像面积为依据进行定位的测距方法[12]，由于变电所绝缘子安装高度一定，最后本文决定采用以机器人自身高度、绝缘子高度、摄像机俯仰角、焦距等参数为依据对目标物体进行定位的几何测距方法[13-14]，可以减少外界环境影响带来的误差。当冲洗机器人定位出绝缘子时，摄像头会与地面成固定角度，摄像机测距模型如图4所示为测距侧视图。图4摄像机测距模型F为绝缘子平面，O点为摄像机光心，Zc轴为摄像机光轴，与绝缘子平面相交于点G，I点为O点在绝缘子平面上投影点，EF为摄像机拍摄空间，ef为EF对应的图像平面，O0为图像坐标原点，假定摄像机的垂直视角为2β，摄像机的俯仰角为θ2，目标点P在空间内坐标（Xw，Yw，Zw），机器人水枪安装高度为h，水枪长度为l，P点在Zc轴上的深度距离为ON，P点至光心得水平距离为OI，根据几何原理可得：式中：v0为光轴在像平面投影点的纵坐标；v（p）为P点在像平面的纵坐标。3视觉伺服仿真本节结合V对机器人视觉伺服系统进行联合仿真，其机器人视觉伺服仿真-电动数控滚圆机滚弧机折弯机张家港倒角机液压倒角机本文有公司网站全自动倒角机采集转载中国知网整理，http://www.daojiaoj.com