Thesis - RWTH Aachen University

2.2 Reaktive Verhalten für Manipulatoren 21
sa
s s, sa
s , s
euklidische
Rekonstruktion
ss
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s a
e,
θ
q
Abbildung 2.11: 2 1/2D Visual Servoing. Hier wird aus der aktuellen und der erwünschten Sicht
die Orientierung des Manipulators zwischen Ist- und Soll-Position im kartesischen Raum ermittelt.
Anschließend wird die Rotation im kartesischen Raum und die Translation im Bildbereich anhand der
extrahierten Merkmale geregelt.
Visual Servoing mit Schätzung
Ansätze zur analytischen Schätzung umfassen die Bestimmung der Bild-Jacobi Matrix und anschließend
die Regelung des Roboterarms nach Gleichung 2.9. Jägersand [JN96], [Jäg95] und Hosoda
et al. [HA94] drücken das Visual Servoing als ein nicht lineares Problem aus, das mit einer Broyden
Jacobian Berechnung zu lösen ist. Dadurch wird die Bild-Gelenk Jacobi Matrix JBild−Gelenk bestimmt
und ständig aktualisiert, während der Roboterarm sich zu einem statischen Ziel bewegt (siehe Abbildung
2.12). Sowohl Ziel als auch Roboter sind von einer stationären eye-to-hand Kamera aus sichtbar,
das Verfahren ist jedoch auch bei einer eye-in-hand Konfiguration anwendbar. Der Ansatz ist für
Roboterarme mit drei, sechs und zwölf Gelenken getestet worden. Für den Fall von Verdeckungen
werden vordefinierte Trajektorien positionsbasiert durchgeführt. Das Verfahren kann jedoch nicht die
Berechnung der wahren Werten der Jacobi Matrix garantieren. Peipmaier [PML99] hat diese Verfahren
für ein sich bewegendes Ziel erweitert und an einem Manipulator mit zwei Gelenken evaluiert.
Diese Verfahren berechnen die Jacobi Matrix in Richtung der Zielbewegung. Dadurch ist die Jacobi
Matrix nur für einen Teil des Arbeitsbereiches des Roboters gültig. Außerdem kann sie mit der Zeit
singulär werden, wenn wenige Gelenke bei der Bewegung teilnehmen. In [SSV98] wird ein Verfahren
mit einer eye-in-hand Konfiguration vorgestellt, das gezielte Explorationsbewegungen durchführt, um