Generalization of reference filtering control strategy for 2D/3D visual feedback control of industrial robot manipulators

This is an Author's Accepted Manuscript of an article published in Solanes, J. E., Munoz-Benavent, P., Armesto, L., Gracia, L., & Tornero, J. (2022). Generalization of reference filtering control strategy for 2D/3D visual feedback control of industrial robot manipulators. International Journal of Computer Integrated Manufacturing, 35(3), 229-246, 2021 Informa UK Limited, trading as Taylor & Francis Group, available online at: http://www.tandfonline.com/10.1080/0951192X.2021.1973108.[EN] This paper develops the application of the Dual Rate Dual Sampling Reference Filtering Control Strategy to 2D and 3D visual feedback control. This strategy allows to overcome the problem of sensor latency and to address the problem of control task failure due to visual features leaving the camera field of view. In particular, a Dual Rate Kalman Filter is used to generate inter-sample estimations of the visual features to deal with the problem of vision sensor latency, whereas a Dual Rate Extended Kalman Filter Smoother is used to generate more convenient visual features trajectories in the image plane. Both 2D and 3D visual feedback control approaches are widely analyzed throughout the paper, as well as the overall system performance using different visual feedback controllers, providing a set of results that highlight the improvements in terms of solution reachability, robustness, and time domain response. The proposed control strategy has been validated on an industrial system with hard real-time limitations, consisting of a 6 DOF industrial manipulator, a 5 MP camera, and a PLC as controller.This work was supported in part by the Spanish Government under the projects PID2020-117421RB-C21 and PID2020116585GB-I00, and in part by the Generalitat Valenciana under the project GV/2021/181.Solanes, JE.; Muñoz-Benavent, P.; Armesto, L.; Gracia Calandin, LI.; Tornero Montserrat, J. (2022). Generalization of reference filtering control strategy for 2D/3D visual feedback control of industrial robot manipulators. International Journal of Computer Integrated Manufacturing. 35(3):229-246. https://doi.org/10.1080/0951192X.2021.197310822924635

Visual Servoing in Robotics

Visual servoing is a well-known approach to guide robots using visual information. Image processing, robotics, and control theory are combined in order to control the motion of a robot depending on the visual information extracted from the images captured by one or several cameras. With respect to vision issues, a number of issues are currently being addressed by ongoing research, such as the use of different types of image features (or different types of cameras such as RGBD cameras), image processing at high velocity, and convergence properties. As shown in this book, the use of new control schemes allows the system to behave more robustly, efficiently, or compliantly, with fewer delays. Related issues such as optimal and robust approaches, direct control, path tracking, or sensor fusion are also addressed. Additionally, we can currently find visual servoing systems being applied in a number of different domains. This book considers various aspects of visual servoing systems, such as the design of new strategies for their application to parallel robots, mobile manipulators, teleoperation, and the application of this type of control system in new areas

Integrating Features Acceleration in Visual Predictive Control

International audienceThis paper proposes new prediction models for Visual Predictive Control that can lead to both better motions in the feature space and shorter sensor trajectories in 3D. Contrarily to existing first-order models based only on the interaction matrix, it is proposed to integrate acceleration information provided by second-order models. This allows to better estimate the evolution of the image features, and consequently to evaluate control inputs that can properly steer the system to a desired configuration. By means of simulations, the performances of these new predictors are shown and compared to those of a classical model. Included experiments using both image point features and polar coordinates confirm the validity and generality of the approach, showing that the increased complexity of the predictors does not prevent real-time implementations

Video Rate Visual Servoing for Robots

This paper presents some preliminary experimental results in robotic visual servoing, utilizing a newly available hardware region-growing and moment-generation unit. A Unix-based workstation in conjunction with special purpose video processing hardware has been used to visually close the robot position loop at video field rate, 60Hz. The architecture and capabilities of the system are discussed. Performance of the closed-loop position control is investigated analytically and via step response tests, and experimental results are presented. Initial results are for 2 dimensional servoing, but extensions to 3 dimensional positioning are covered along with methods for monocular distance determination. Finally some limitations of the approach and areas for further work are covered

MULTI-RATE VISUAL FEEDBACK ROBOT CONTROL

[EN] This thesis deals with two characteristic problems in visual feedback robot control: 1) sensor latency; 2) providing suitable trajectories for the robot and for the measurement in the image. All the approaches presented in this work are analyzed and implemented on a 6 DOF industrial robot manipulator or/and a wheeled robot. Focusing on the sensor latency problem, this thesis proposes the use of dual-rate high order holds within the control loop of robots. In this sense, the main contributions are: - Dual-rate high order holds based on primitive functions for robot control (Chapter 3): analysis of the system performance with and without the use of this multi-rate technique from non-conventional control. In addition, as consequence of the use of dual-rate holds, this work obtains and validates multi-rate controllers, especially dual-rate PIDs. - Asynchronous dual-rate high order holds based on primitive functions with time delay compensation (Chapter 3): generalization of asynchronous dual-rate high order holds incorporating an input signal time delay compensation component, improving thus the inter-sampling estimations computed by the hold. It is provided an analysis of the properties of such dual-rate holds with time delay compensation, comparing them with estimations obtained by the equivalent dual-rate holds without this compensation, as well as their implementation and validation within the control loop of a 6 DOF industrial robot manipulator. - Multi-rate nonlinear high order holds (Chapter 4): generalization of the concept of dual-rate high order holds with nonlinear estimation models, which include information about the plant to be controlled, the controller(s) and sensor(s) used, obtained from machine learning techniques. Thus, in order to obtain such a nonlinear hold, it is described a methodology non dependent of the machine technique used, although validated using artificial neural networks. Finally, an analysis of the properties of these new holds is carried out, comparing them with their equivalents based on primitive functions, as well as their implementation and validation within the control loop of an industrial robot manipulator and a wheeled robot. With respect to the problem of providing suitable trajectories for the robot and for the measurement in the image, this thesis presents the novel reference features filtering control strategy and its generalization from a multi-rate point of view. The main contributions in this regard are: - Reference features filtering control strategy (Chapter 5): a new control strategy is proposed to enlarge significantly the solution task reachability of robot visual feedback control. The main idea is to use optimal trajectories proposed by a non-linear EKF predictor-smoother (ERTS), based on Rauch-Tung-Striebel (RTS) algorithm, as new feature references for an underlying visual feedback controller. In this work it is provided both the description of the implementation algorithm and its implementation and validation utilizing an industrial robot manipulator. - Dual-rate Reference features filtering control strategy (Chapter 5): a generalization of the reference features filtering approach from a multi-rate point of view, and a dual Kalman-smoother step based on the relation of the sensor and controller frequencies of the reference filtering control strategy is provided, reducing the computational cost of the former algorithm, as well as addressing the problem of the sensor latency. The implementation algorithms, as well as its analysis, are described.[ES] La presente tesis propone soluciones para dos problemas característicos de los sistemas robóticos cuyo bucle de control se cierra únicamente empleando sensores de visión artificial: 1) la latencia del sensor; 2) la obtención de trayectorias factibles tanto para el robot así como para las medidas obtenidas en la imagen. Todos los métodos propuestos en este trabajo son analizados, validados e implementados utilizando brazo robot industrial de 6 grados de libertad y/o en un robot con ruedas. Atendiendo al problema de la latencia del sensor, esta tesis propone el uso de retenedores bi-frequencia de orden alto dentro de los lazos de control de robots. En este aspecto las principales contribuciones son: -Retenedores bi-frecuencia de orden alto basados en funciones primitivas dentro de lazos de control de robots (Capítulo 3): análisis del comportamiento del sistema con y sin el uso de esta técnica de control no convencional. Además, como consecuencia del empleo de los retenedores, obtención y validación de controladores multi-frequencia, concretamente de PIDs bi-frecuencia. -Retenedores bi-frecuencia asíncronos de orden alto basados en funciones primitivas con compensación de retardos (Capítulo 3): generalización de los retenedores bi-frecuencia asíncronos de orden alto incluyendo una componente de compensación del retardo en la señal de entrada, mejorando así las estimaciones inter-muestreo calculadas por el retenedor. Se proporciona un análisis de las propiedades de los retenedores con compensación del retardo, comparándolas con las obtenidas por sus predecesores sin compensación, así como su implementación y validación en un brazo robot de 6 grados de libertad. -Retenedores multi-frecuencia no lineales de orden alto (Capítulo 4): generalización del concepto de retenedor bi-frecuencia de orden alto con modelos de estimación no lineales, los cuales incluyen información tanto de la planta a controlar, como del controlador(es) y sensor(es) empleado(s), obtenida a partir de técnicas de aprendizaje. Así pues, para obtener dicho retenedor no lineal, se describe una metodología independiente de la herramienta de aprendizaje utilizada, aunque validada con el uso de redes neuronales artificiales. Finalmente se realiza un análisis de las propiedades de estos nuevos retenedores, comparándolos con sus predecesores basados en funciones primitivas, así como su implementación y validación en un brazo robot de 6 grados de libertad y en un robot móvil con ruedas. Por lo que respecta al problema de generación de trayectorias factibles para el robot y para la medida en la imagen, esta tesis propone la nueva estrategia de control basada en el filtrado de la referencia y su generalización desde el punto de vista multi-frecuencial. -Estrategia de control basada en el filtrado de la referencia (Capítulo 5): una nueva estrategia de control se propone para ampliar significativamente el espacio de soluciones de los sistemas robóticos realimentados con sensores de visión artificial. La principal idea es utilizar las trayectorias óptimas obtenidas por una trayectoria predicha por un filtro de Kalman seguido de un suavizado basado en el algoritmo Rauch-Tung-Striebel (RTS) como nuevas referencias para un controlador dado. En este trabajo se proporciona tanto la descripción del algoritmo como su implementación y validación empleando un brazo robótico industrial. -Estrategia de control bi-frecuencia basada en el filtrado de la referencia (Capítulo 5): generalización de la estrategia de control basada en filtrado de la referencia desde un punto de vista multi-frecuencial, con un filtro de Kalman multi-frecuencia y un Kalman-smoother dual basado en la relación existente entre las frecuencias del sensor y del controlador, reduciendo así el coste computacional del algoritmo y, al mismo tiempo, dando solución al problema de la latencia del sensor. La validación se realiza utilizando un barzo robot industria asi[CA] La present tesis proposa solucions per a dos problemes característics dels sistemes robòtics el els que el bucle de control es tanca únicament utilitzant sensors de visió artificial: 1) la latència del sensor; 2) l'obtenció de trajectòries factibles tant per al robot com per les mesures en la imatge. Tots els mètodes proposats en aquest treball son analitzats, validats e implementats utilitzant un braç robot industrial de 6 graus de llibertat i/o un robot amb rodes. Atenent al problema de la latència del sensor, esta tesis proposa l'ús de retenidors bi-freqüència d'ordre alt a dins del llaços de control de robots. Al respecte, les principals contribucions son: - Retenidors bi-freqüència d'ordre alt basats en funcions primitives a dintre dels llaços de control de robots (Capítol 3): anàlisis del comportament del sistema amb i sense l'ús d'aquesta tècnica de control no convencional. A més a més, com a conseqüència de l'ús dels retenidors, obtenció i validació de controladors multi-freqüència, concretament de PIDs bi-freqüència. - Retenidors bi-freqüència asíncrons d'ordre alt basats en funcions primitives amb compensació de retards (Capítol 3): generalització dels retenidors bi-freqüència asíncrons d'ordre alt inclouen una component de compensació del retràs en la senyal d'entrada al retenidor, millorant així les estimacions inter-mostreig calculades per el retenidor. Es proporciona un anàlisis de les propietats dels retenidors amb compensació del retràs, comparant-les amb les obtingudes per el seus predecessors sense la compensació, així com la seua implementació i validació en un braç robot industrial de 6 graus de llibertat. - Retenidors multi-freqüència no-lineals d'ordre alt (Capítol 4): generalització del concepte de retenidor bi-freqüència d'ordre alt amb models d'estimació no lineals, incloent informació tant de la planta a controlar, com del controlador(s) i sensor(s) utilitzat(s), obtenint-la a partir de tècniques d'aprenentatge. Així doncs, per obtindre el retenidor no lineal, es descriu una metodologia independent de la ferramenta d'aprenentatge utilitzada, però validada amb l'ús de rets neuronals artificials. Finalment es realitza un anàlisis de les propietats d'aquestos nous retenidors, comparant-los amb els seus predecessors basats amb funcions primitives, així com la seua implementació i validació amb un braç robot de 6 graus de llibertat i amb un robot mòbil de rodes. Per el que respecta al problema de generació de trajectòries factibles per al robot i per la mesura en la imatge, aquesta tesis proposa la nova estratègia de control basada amb el filtrat de la referència i la seua generalització des de el punt de vista multi-freqüència. - Estratègia de control basada amb el filtrat de la referència (Capítol 5): una nova estratègia de control es proposada per ampliar significativament l'espai de solucions dels sistemes robòtics realimentats amb sensors de visió artificial. La principal idea es la d'utilitzar les trajectòries optimes obtingudes per una trajectòria predita per un filtre de Kalman seguit d'un suavitzat basat en l'algoritme Rauch-Tung-Striebel (RTS) com noves referències per a un control donat. En aquest treball es proporciona tant la descripció del algoritme així com la seua implementació i validació utilitzant un braç robòtic industrial de 6 graus de llibertat. - Estratègia de control bi-freqüència basada en el filtrat (Capítol 5): generalització de l'estratègia de control basada am filtrat de la referència des de un punt de vista multi freqüència, amb un filtre de Kalman multi freqüència i un Kalman-Smoother dual basat amb la relació existent entre les freqüències del sensor i del controlador, reduint així el cost computacional de l'algoritme i, al mateix temps, donant solució al problema de la latència del sensor. L'algoritme d'implementació d'aquesta tècnica, així com la seua validaciSolanes Galbis, JE. (2015). MULTI-RATE VISUAL FEEDBACK ROBOT CONTROL [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/57951TESI

Enhanced Image-Based Visual Servoing Dealing with Uncertainties

Nowadays, the applications of robots in industrial automation have been considerably increased. There is increasing demand for the dexterous and intelligent robots that can work in unstructured environment. Visual servoing has been developed to meet this need by integration of vision sensors into robotic systems. Although there has been significant development in visual servoing, there still exist some challenges in making it fully functional in the industry environment. The nonlinear nature of visual servoing and also system uncertainties are part of the problems affecting the control performance of visual servoing. The projection of 3D image to 2D image which occurs in the camera creates a source of uncertainty in the system. Another source of uncertainty lies in the camera and robot manipulator's parameters. Moreover, limited field of view (FOV) of the camera is another issues influencing the control performance. There are two main types of visual servoing: position-based and image-based. This project aims to develop a series of new methods of image-based visual servoing (IBVS) which can address the nonlinearity and uncertainty issues and improve the visual servoing performance of industrial robots. The first method is an adaptive switch IBVS controller for industrial robots in which the adaptive law deals with the uncertainties of the monocular camera in eye-in-hand configuration. The proposed switch control algorithm decouples the rotational and translational camera motions and decomposes the IBVS control into three separate stages with different gains. This method can increase the system response speed and improve the tracking performance of IBVS while dealing with camera uncertainties. The second method is an image feature reconstruction algorithm based on the Kalman filter which is proposed to handle the situation where the image features go outside the camera's FOV. The combination of the switch controller and the feature reconstruction algorithm can not only improve the system response speed and tracking performance of IBVS, but also can ensure the success of servoing in the case of the feature loss. Next, in order to deal with the external disturbance and uncertainties due to the depth of the features, the third new control method is designed to combine proportional derivative (PD) control with sliding mode control (SMC) on a 6-DOF manipulator. The properly tuned PD controller can ensure the fast tracking performance and SMC can deal with the external disturbance and depth uncertainties. In the last stage of the thesis, the fourth new semi off-line trajectory planning method is developed to perform IBVS tasks for a 6-DOF robotic manipulator system. In this method, the camera's velocity screw is parametrized using time-based profiles. The parameters of the velocity profile are then determined such that the velocity profile takes the robot to its desired position. This is done by minimizing the error between the initial and desired features. The algorithm for planning the orientation of the robot is decoupled from the position planning of the robot. This allows a convex optimization problem which lead to a faster and more efficient algorithm. The merit of the proposed method is that it respects all of the system constraints. This method also considers the limitation caused by camera's FOV. All the developed algorithms in the thesis are validated via tests on a 6-DOF Denso robot in an eye-in-hand configuration

Visual servo control on a humanoid robot

Includes bibliographical referencesThis thesis deals with the control of a humanoid robot based on visual servoing. It seeks to confer a degree of autonomy to the robot in the achievement of tasks such as reaching a desired position, tracking or/and grasping an object. The autonomy of humanoid robots is considered as crucial for the success of the numerous services that this kind of robots can render with their ability to associate dexterity and mobility in structured, unstructured or even hazardous environments. To achieve this objective, a humanoid robot is fully modeled and the control of its locomotion, conditioned by postural balance and gait stability, is studied. The presented approach is formulated to account for all the joints of the biped robot. As a way to conform the reference commands from visual servoing to the discrete locomotion mode of the robot, this study exploits a reactive omnidirectional walking pattern generator and a visual task Jacobian redefined with respect to a floating base on the humanoid robot, instead of the stance foot. The redundancy problem stemming from the high number of degrees of freedom coupled with the omnidirectional mobility of the robot is handled within the task priority framework, allowing thus to achieve con- figuration dependent sub-objectives such as improving the reachability, the manipulability and avoiding joint limits. Beyond a kinematic formulation of visual servoing, this thesis explores a dynamic visual approach and proposes two new visual servoing laws. Lyapunov theory is used first to prove the stability and convergence of the visual closed loop, then to derive a robust adaptive controller for the combined robot-vision dynamics, yielding thus an ultimate uniform bounded solution. Finally, all proposed schemes are validated in simulation and experimentally on the humanoid robot NAO

Robot Visual Servoing Using Discontinuous Control

This work presents different proposals to deal with common problems in robot visual servoing based on the application of discontinuous control methods. The feasibility and effectiveness of the proposed approaches are substantiated by simulation results and real experiments using a 6R industrial manipulator. The main contributions are: - Geometric invariance using sliding mode control (Chapter 3): the defined higher-order invariance is used by the proposed approaches to tackle problems in visual servoing. Proofs of invariance condition are presented. - Fulfillment of constraints in visual servoing (Chapter 4): the proposal uses sliding mode methods to satisfy mechanical and visual constraints in visual servoing, while a secondary task is considered to properly track the target object. The main advantages of the proposed approach are: low computational cost, robustness and fully utilization of the allowed space for the constraints. - Robust auto tool change for industrial robots using visual servoing (Chapter 4): visual servoing and the proposed method for constraints fulfillment are applied to an automated solution for tool changing in industrial robots. The robustness of the proposed method is due to the control law of the visual servoing, which uses the information acquired by the vision system to close a feedback control loop. Furthermore, sliding mode control is simultaneously used in a prioritized level to satisfy the aforementioned constraints. Thus, the global control accurately places the tool in the warehouse, but satisfying the robot constraints. - Sliding mode controller for reference tracking (Chapter 5): an approach based on sliding mode control is proposed for reference tracking in robot visual servoing using industrial robot manipulators. The novelty of the proposal is the introduction of a sliding mode controller that uses a high-order discontinuous control signal, i.e., joint accelerations or joint jerks, in order to obtain a smoother behavior and ensure the robot system stability, which is demonstrated with a theoretical proof. - PWM and PFM for visual servoing in fully decoupled approaches (Chapter 6): discontinuous control based on pulse width and pulse frequency modulation is proposed for fully decoupled position based visual servoing approaches, in order to get the same convergence time for camera translation and rotation. Moreover, other results obtained in visual servoing applications are also described.Este trabajo presenta diferentes propuestas para tratar problemas habituales en el control de robots por realimentación visual, basadas en la aplicación de métodos de control discontinuos. La viabilidad y eficacia de las propuestas se fundamenta con resultados en simulación y con experimentos reales utilizando un robot manipulador industrial 6R. Las principales contribuciones son: - Invariancia geométrica utilizando control en modo deslizante (Capítulo 3): la invariancia de alto orden definida aquí es utilizada después por los métodos propuestos, para tratar problemas en control por realimentación visual. Se apuertan pruebas teóricas de la condición de invariancia. - Cumplimiento de restricciones en control por realimentación visual (Capítulo 4): esta propuesta utiliza métodos de control en modo deslizante para satisfacer restricciones mecánicas y visuales en control por realimentación visual, mientras una tarea secundaria se encarga del seguimiento del objeto. Las principales ventajas de la propuesta son: bajo coste computacional, robustez y plena utilización del espacio disponible para las restricciones. - Cambio de herramienta robusto para un robot industrial mediante control por realimentación visual (Capítulo 4): el control por realimentación visual y el método propuesto para el cumplimiento de las restricciones se aplican a una solución automatizada para el cambio de herramienta en robots industriales. La robustez de la propuesta radica en el uso del control por realimentación visual, que utiliza información del sistema de visión para cerrar el lazo de control. Además, el control en modo deslizante se utiliza simultáneamente en un nivel de prioridad superior para satisfacer las restricciones. Así pues, el control es capaz de dejar la herramienta en el intercambiador de herramientas de forma precisa, a la par que satisface las restricciones del robot. - Controlador en modo deslizante para seguimiento de referencia (Capítulo 5): se propone un enfoque basado en el control en modo deslizante para seguimiento de referencia en robots manipuladores industriales controlados por realimentación visual. La novedad de la propuesta radica en la introducción de un controlador en modo deslizante que utiliza la señal de control discontinua de alto orden, i.e. aceleraciones o jerks de las articulaciones, para obtener un comportamiento más suave y asegurar la estabilidad del sistema robótico, lo que se demuestra con una prueba teórica. - Control por realimentación visual mediante PWM y PFM en métodos completamente desacoplados (Capítulo 6): se propone un control discontinuo basado en modulación del ancho y frecuencia del pulso para métodos completamente desacoplados de control por realimentación visual basados en posición, con el objetivo de conseguir el mismo tiempo de convergencia para los movimientos de rotación y traslación de la cámara . Además, se presentan también otros resultados obtenidos en aplicaciones de control por realimentación visual.Aquest treball presenta diferents propostes per a tractar problemes habituals en el control de robots per realimentació visual, basades en l'aplicació de mètodes de control discontinus. La viabilitat i eficàcia de les propostes es fonamenta amb resultats en simulació i amb experiments reals utilitzant un robot manipulador industrial 6R. Les principals contribucions són: - Invariància geomètrica utilitzant control en mode lliscant (Capítol 3): la invariància d'alt ordre definida ací és utilitzada després pels mètodes proposats, per a tractar problemes en control per realimentació visual. S'aporten proves teòriques de la condició d'invariància. - Compliment de restriccions en control per realimentació visual (Capítol 4): aquesta proposta utilitza mètodes de control en mode lliscant per a satisfer restriccions mecàniques i visuals en control per realimentació visual, mentre una tasca secundària s'encarrega del seguiment de l'objecte. Els principals avantatges de la proposta són: baix cost computacional, robustesa i plena utilització de l'espai disponible per a les restriccions. - Canvi de ferramenta robust per a un robot industrial mitjançant control per realimentació visual (Capítol 4): el control per realimentació visual i el mètode proposat per al compliment de les restriccions s'apliquen a una solució automatitzada per al canvi de ferramenta en robots industrials. La robustesa de la proposta radica en l'ús del control per realimentació visual, que utilitza informació del sistema de visió per a tancar el llaç de control. A més, el control en mode lliscant s'utilitza simultàniament en un nivell de prioritat superior per a satisfer les restriccions. Així doncs, el control és capaç de deixar la ferramenta en l'intercanviador de ferramentes de forma precisa, a la vegada que satisfà les restriccions del robot. - Controlador en mode lliscant per a seguiment de referència (Capítol 5): es proposa un enfocament basat en el control en mode lliscant per a seguiment de referència en robots manipuladors industrials controlats per realimentació visual. La novetat de la proposta radica en la introducció d'un controlador en mode lliscant que utilitza senyal de control discontínua d'alt ordre, i.e. acceleracions o jerks de les articulacions, per a obtindre un comportament més suau i assegurar l'estabilitat del sistema robòtic, la qual cosa es demostra amb una prova teòrica. - Control per realimentació visual mitjançant PWM i PFM en mètodes completament desacoblats (Capítol 6): es proposa un control discontinu basat en modulació de l'ample i la freqüència del pols per a mètodes completament desacoblats de control per realimentació visual basats en posició, amb l'objectiu d'aconseguir el mateix temps de convergència per als moviments de rotació i translació de la càmera. A més, es presenten també altres resultats obtinguts en aplicacions de control per realimentació visual.Muñoz Benavent, P. (2017). Robot Visual Servoing Using Discontinuous Control [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90430TESI

Integrating Features Acceleration in Visual Predictive Control

International audienceThis paper proposes new prediction models for Visual Predictive Control that can lead to both better motions in the feature space and shorter sensor trajectories in 3D. Contrarily to existing first-order models based only on the interaction matrix, it is proposed to integrate acceleration information provided by second-order models. This allows to better estimate the evolution of the image features, and consequently to evaluate control inputs that can properly steer the system to a desired configuration. By means of simulations, the performances of these new predictors are shown and compared to those of a classical model. Included experiments using both image point features and polar coordinates confirm the validity and generality of the approach, showing that the increased complexity of the predictors does not prevent real-time implementations