大范围视觉伺服方法在空间机器人上的应用

张国亮　王　捷　刘　宏

摘要：为了克服人工维护卫星危险性高及成本昂贵等种种弊端，采用在卫星主体上安装一个空间机械臂、臂的末端安装单目摄像机的方法，无需远程遥操作控制，即可利用手眼视觉控制机械臂完成卫星的自我维护。在传统的基于位置的视觉伺服(PBVS)与基于图像的视觉伺服(IBVS)基础上，提出一种复合视觉伺服控制方法，通过在线估计目标的深度和旋转姿态来选择PBVS和IBVS控制器。该方法既具有两种伺服方法各自的优点，又保证了图像空间与笛卡尔空间轨迹的可控性．大范围运动(尤其是涉及到旋转伺服)时选择PBVS控制器，小范围运动时则使用IBVS控制器，从而实现了空间机器人的大范围完全自主视觉伺服控制。针对空间环境的特殊性，设计并实现了一种合作目标识别方法，确保了伺服系统能够在复杂的环境下快速稳定地提取伺服特征。实验结果表明，该方法在进行大范围视觉伺服时，伺服定位准确，对采样和标定误差具有鲁棒性。

关键词：空间机器人；视觉伺服；目标识别；伺服控制

中图分类号：TP242．6文献标志码：A文章编号：0253—987X(20O9)01—0085—05