基于特征点动态重映射的机械臂视觉伺服实时避障方法OA

在高精度装配任务中,机械臂需要避开静态障碍物。但现有避障方法通常会中断基于图像的视觉伺服(image-based visual servoing,IBVS)过程,影响任务的连续性,并可能引发运动振荡,从而导致定位精度下降。为解决上述问题,提出了一种基于特征点动态重映射的视觉伺服实时避障方法。该方法基于障碍物最小外接长方体的几何参数,构建包含视场约束的多目标优化模型,以求解最优避障路径;随后,将避障路径方向矢量映射至图像空间,结合实时特征点动态生成引导特征点,以驱动IBVS控制器实现避障。为提升运动平滑性,设计了基于Sigmoid函数的路径平滑过渡机制;同时,引入避障距离驱动的自适应增益函数,以动态优化系统收敛速度。最后,通过Lyapunov稳定性分析证明了闭环系统的全局稳定性。轴孔定位实验结果表明:在不同的起始位姿下,该方法均能实时生成可行的避障路径,机械臂末端运动轨迹及特征点运动轨迹平滑无突变,在全程保持IBVS过程连续不间断的前提下,实现了快速、高精度的收敛。所提出的方法实现了避障路径规划与IBVS控制的闭环融合,可为高精度装配等任务中机械臂的实时避障提供一种兼顾安全性、连续性与控制精度的解决方案。