吉林大学学报(工学版) ›› 2020, Vol. 50 ›› Issue (5): 1850-1855.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190806

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基于姿态估计算法的组件感知自适应模型

管乃彦1,2(),郭娟利1,2   

  1. 1.天津大学 建筑学院,天津 300072
    2.天津大学 建筑物理环境与生态技术重点实验室,天津 300072
  • 收稿日期:2019-07-19 出版日期:2020-09-01 发布日期:2020-09-16
  • 作者简介:管乃彦(1981-),男,高级工程师,博士.研究方向:智能建造与建筑工业化.E-mial:ccl201707@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51708394)

Component awareness adaptive model based on attitude estimation algorithms

Nai-yan GUAN1,2(),Juan-li GUO1,2   

  1. 1.School of Architecture, Tianjin University, Tianjin 300072, China
    2.Key Laboratory of Building Physical Environment and Ecological Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, China
  • Received:2019-07-19 Online:2020-09-01 Published:2020-09-16

摘要:

传统自适应模型采用几何光学法、几何相似法和特征靶标测量法构建完成,存在感知延时较长、自适应跟踪精度较低的问题,为此提出一种基于姿态估计算法的组件感知自适应模型。该模型的构建主要分为3部分,首先利用基于平面模版的张正友摄像机标定方法进行感应组件标定;然后建立目标物体三维模型,实现运动目标跟踪;最后利用基于模型的姿态估计方法估算目标物体的姿态实时状态,实现组件感知自适应模型的构建。结果表明:与上述3种传统模型相比,本模型自适应控制下组件感知延时缩短,自适应跟踪精度提高,改善了机械臂操作性能。

关键词: 计算机应用, 姿态估计算法, 组件, 感知, 自适应模型

Abstract:

The traditional adaptive models are constructed by geometric optics method, geometric similarity method and feature target measurement method. There exist some problems in such model, such as long perception delay and low accuracy of adaptive tracking. To overcome these problems, a component perception adaptive model based on attitude estimation algorithm is proposed. The model consists of three parts. Firstly, the sensor component is calibrated by using Zhang Zhengyou's camera calibration method based on planar template. Then, the three-dimensional model of the target object is established to track the moving object. Finally, the real-time attitude state of the target object is calculated by using the model-based attitude estimation method to realize the construction of the component perception adaptive model. Experimental results show that compared with the three traditional models mentioned above, the adaptive control of the proposed model can shorten the sensing delay of components, improve the adaptive tracking accuracy and improve the operation performance of the manipulator.

Key words: computer application, attitude estimation algorithm, components, perception, adaptive model

中图分类号: 

  • TP391

图1

基于平面模版的张正友摄像机标定方法原理示意图"

图2

图像坐标系"

图3

机械臂结构三维模型图"

图4

目标物体姿态估计流程"

图5

实验测试平台"

表1

模型感知延时结果 (s)"

组件感知 自适应模型姿态估计算法

几何

光学法

几何

相似法

特征靶标测量法
抬起状态0.120.270.340.17
抓取状态0.250.300.330.15
放置状态0.180.250.230.29
返回状态0.250.280.210.33
总体延时0.801.101.110.94

图6

姿态自适应精度测试"

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