機(jī)器人視覺(jué)伺服系統(tǒng)是機(jī)器人領(lǐng)域中的重要研究方向，起源于80年代初，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)、控制理論的發(fā)展，取得了很大進(jìn)步，有一些系統(tǒng)已投入使用。視覺(jué)伺服跟通常所說(shuō)的機(jī)器視覺(jué)有所不同，視覺(jué)伺服是利用機(jī)器視覺(jué)的原理，進(jìn)行圖像的自動(dòng)獲取分析，從直接得到的圖像處理反饋信息中，快速進(jìn)行圖像處理，在盡量短的時(shí)間內(nèi)給出反饋信號(hào)，構(gòu)成機(jī)器人的位置閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制。正是由于系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)某種控制為目的，所以視覺(jué)伺服系統(tǒng)中的圖像處理過(guò)程必須快速準(zhǔn)確。本文主要針對(duì)機(jī)器人視覺(jué)伺服系統(tǒng)要求快速準(zhǔn)確的特點(diǎn)，為滿(mǎn)足項(xiàng)目研究的需要，討論研究了基于DSP的圖像反饋機(jī)器人視覺(jué)伺服技術(shù)。

2 . 系統(tǒng)工作原理及硬件構(gòu)成

基于圖像的視覺(jué)伺服直接計(jì)算圖像誤差，產(chǎn)生控制信號(hào)，并變換到機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間，驅(qū)動(dòng)機(jī)械手，完成伺服任務(wù)。該方法對(duì)標(biāo)定誤差和空間模型誤差不敏感。

對(duì)于機(jī)器人視覺(jué)伺服系統(tǒng),實(shí)時(shí)性問(wèn)題一直是一個(gè)難以解決的重要問(wèn)題。圖像采集速度較低以及圖像處理需要較長(zhǎng)時(shí)間會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)明顯的時(shí)滯;此外視覺(jué)信息的引入也明顯增大了系統(tǒng)的計(jì)算量。而圖像處理速度是影響視覺(jué)伺服系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的主要瓶頸之一。

實(shí)時(shí)圖像處理設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是如何在有限的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)大量圖像數(shù)據(jù)的處理。從人的視覺(jué)理論分析，只有圖像處理系統(tǒng)的處理速度達(dá)每秒25幀以上時(shí)才能達(dá)到實(shí)時(shí)的效果，即要求實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)必須在40ms內(nèi)完成對(duì)一幀l圖像的運(yùn)算處理，才能保證圖像的實(shí)時(shí)性。為了達(dá)到該處理速度，我們采用了基于DSP的圖像視覺(jué)伺服方式，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于DSP的圖像反饋機(jī)器人視覺(jué)伺服結(jié)構(gòu)圖

2.1 WTC6201PA板簡(jiǎn)介

本文選用了聞亭公司的WTC6201PA板，其板上硬件組成如圖2所示。

圖2 WTC6201PA板硬件組成