IHUVS: Infinite Homography-Based Uncalibrated Methodology for Robotic Visual Servoing

视觉伺服 雅可比矩阵与行列式 单应性 计算机视觉 人工智能 计算机科学 机器人末端执行器 机器人 控制理论(社会学) 数学 应用数学 射影空间 统计 投射试验 控制(管理)
作者
Xiaoyu Lei,Zhongtao Fu,Emmanouil Spyrakos-Papastavridis,Jia-Bin Pan,Miao Li,Xubing Chen
出处
期刊:IEEE Transactions on Industrial Electronics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:71 (4): 3822-3831 被引量:1
标识
DOI:10.1109/tie.2023.3279519
摘要

The construction of task functions in robotic manipulation is of paramount importance for uncalibrated visual servoing. The existing methods generally use image information as control variables and estimate the image Jacobian matrix online, thus possessing issues relating to convergence, and image Jacobian matrix singularities. Therefore, this work proposes a novel methodology dubbed infinite homography-based uncalibrated visual servoing (IHUVS), in which the visual control of the robot end-effector pose is decomposed into its rotational and translational components. The corresponding rotational controller designs the visual servoing task function using the relationship between the infinite homography matrix and rotation matrix, and employs the Kronecker product to derive linear equations for rotational control, as well as to conduct the associated task error analysis. Meanwhile, the translational controller utilizes Kalman filtering for online estimation of the Jacobian matrix that is required by the proportional control scheme. The robot end-effector motion in Cartesian space is generated via the IHUVS method, without knowing the camera's intrinsic parameters and the robot hand-eye relationship. A simulation analysis is carried out to assess the algorithm's numerical performance, while robotic visual servoing experiments are also conducted to verify the accuracy and efficacy of the proposed IHUVS method.

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