Application of Visual Servo Control in Autonomous Mobile Rescue Robots

Mobile robots that integrate visual servo control for facilitating autonomous grasping nd manipulation are the focus of this paper. In view of mobility, they have wider pplication than traditional fixed-based robots with visual servoing. Visual servoing s widely used in mobile robot navigation. However, there are not so many report or applying it to mobile manipulation. In this paper, challenges and limitations of pplying visual servoing in mobile manipulation are discussed. Next, two classical pproaches (image-based visual servoing (IBVS) and position-based visual servoing (PBVS)) are introduced aloing with their advantages and disadvantages. Simulations n Matlab are carried out using the two methods, there advantages and drawbacks are llustrated and discussed. On this basis, a suggested system in mobile manipulation s proposed including an IBVS with an eye-in-hand camera configuration system. imulations and experimentations are carried with this robot configuration in a earch and rescue scenario, which show good performance

Adaptive Hybrid Visual Servo Regulation of Mobile Robots Based on Fast Homography Decomposition

For the monocular camera-based mobile robot system, an adaptive hybrid visual servo regulation algorithm which is based on a fast homography decomposition method is proposed to drive the mobile robot to its desired position and orientation, even when object’s imaging depth and camera’s position extrinsic parameters are unknown. Firstly, the homography’s particular properties caused by mobile robot’s 2-DOF motion are taken into account to induce a fast homography decomposition method. Secondly, the homography matrix and the extracted orientation error, incorporated with the desired view’s single feature point, are utilized to form an error vector and its open-loop error function. Finally, Lyapunov-based techniques are exploited to construct an adaptive regulation control law, followed by the experimental verification. The experimental results show that the proposed fast homography decomposition method is not only simple and efficient, but also highly precise. Meanwhile, the designed control law can well enable mobile robot position and orientation regulation despite the lack of depth information and camera’s position extrinsic parameters

Desenvolvimento de controladores robustos para sistemas de visão acoplados em robôs móveis

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.Este trabalho trata da síntese de controladores para sistemas de visão 2D, multicritérios, por posicionamento, para um alvo móvel ou fixo, de uma câmera orientada num plano horizontal, montada sobre um robô móvel não-holonômico. A qualidade das informações fornecidas pelas câmera atuais possibilita a alimentação direta das malhas de controle com os dados visuais do ambiente. O modelo utilizado é o mesmo definido pelo formalismo de funções-tarefa, e utilizam a noção de torsor de iteração, permitindo assim ligar o movimento da câmera à variação dos índices visuais. O objetivo é propor leis de controle que permitam estabilizar a câmera através das informações bidimensionais vindas da imagem, levando em consideração as incertezas com relação à profundidade dos pontos do alvo, das restrições de visibilidade, e das limitações em amplitude das velocidades e acelerações da câmera. O método consiste em satisfazer uma condição de setor modificada, de tal forma que seja levada em conta a saturação da aceleração em malha fechada via um modelo politópico de incertezas. Desta forma são geradas condições construtivas sob a forma de Desigualdades Lineares Matriciais (LMIs). Deste modo, a resolução de problemas de otimização convexa permite maximizar a região de estabilidade associada, e determinar o ganho de realimentação de estados estabilizante. A técnica, primeiramente aplicada a um alvo fixo, é em seguida aplicada a um alvo móvel, considerando a velocidade desconhecida do alvo como uma perturbação limitada em energia. A seguir são apresentados vários resultados de simulação