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机器人系统及研究内容
二自由度平面机器人的第一关节垂直固定于工作平台上，2个关节均由松下交流伺服电机驱动，且只能在水平平面内转动，固定于第二根杆末端的摄像头为单目ccd摄像头，用dsp图像处理系统完成图像采集、处理，提取目标特征值作为视觉信息反馈量。本文选取圆形目标物体的灰度质心在图像平面的坐标值作为图像特征。本文研究的是基于图像的机器人视觉伺服系统的伺服实现问题，根据目标物体图像特征值的变化控制机器人两关节的运动使其第二根杆末端能跟踪到位于工作台上的静止或运动物体，对系统实现视觉伺服控制。
设机器人第一关节和第二关节的转角分别为θ1和θ2，第一根杆长为l1，第二根杆长为l2。选取o点作为基坐标参考点，用［x0 y0 z0］t表示，摄像机坐标系用［xc yc zc］t表示，图像坐标系用［u w］t表示;机器人第一关节用［x1 y1 z1］t表示，第二关节用［x2 y2 z2］t表示，设固定的目标点pc在摄像机坐标系（c）的齐次坐标为： pc =［xc yc zc1］t，在基坐标系（o）的齐次坐标为：p0=［x0 y0 z0 1］t，两个坐标系之间的变换关系为：p0=0tcpc。
根据机器人运动学得到摄像机坐标系与基坐标系之间的变换矩阵如下：
松下交流伺服系统
本实验中机器人两个关节均是由松下交流伺服电机驱动，电机和其驱动控制器共同构成了松下交流伺服系统。松下minasa系列交流伺服系统由a系列驱动器和配套交流伺服电机组成。其以三相交流伺服系统为基本原理［5］，采用光电编码器作为电机转速和转子磁极位置检测单元，系统在驱动器内部集成了相关功能模块，构成了一个高集成度、高控制精度、数字化、智能化的闭环伺服控制系统。根据期望输入指令值，按照已设定好的控制方式和各参数设定值，驱动器控制各相关功能单元，产生出控制igbtpwm模块的信号，好终控制伺服电机按照期望值运转。系统具有分倍频功能，可以以多种形式将反馈脉冲输出给外部控制器或接收位置控制指令信号。系统具有多种控制模式，如速度和转矩控制模式，以模拟信号作为输入，本文采用的是转矩控制模式［6］。
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