Visual Control of Wheeled Mobile Robots: Unifying Vision and Control in Generic Approaches

کنترل مبتنی بر بینایی ربات‌های متحرک چرخدار به دلیل کاربرد بالقوه آن، یک زمینه تحقیقاتی جالب از دیدگاه علمی و حتی اجتماعی است. این کتاب درمان رسمی برخی از جنبه‌های تئوری کنترل را ارائه می‌کند که برای مشکل تنظیم وضعیت مبتنی بر بینایی ربات‌های متحرک چرخدار اعمال می‌شود. در این مشکل ربات باید به موقعیت و جهت گیری دلخواه برسد که با تصویر هدف مشخص می شود. به گونه ای مواجه می شود که دید و کنترل برای دستیابی به ثبات حلقه بسته، منطقه بزرگ همگرایی، بدون حداقل های محلی و استحکام خوب در برابر عدم قطعیت پارامتریک، متحد می شوند. سه طرح کنترل مختلف که بر روی دید تک چشمی به عنوان حسگر منحصر به فرد متکی هستند، به صورت تجربی ارائه و ارزیابی می شوند. یک مزیت مشترک این رویکردها این است که برای سیستم‌های تصویربرداری که تقریباً از یک مدل پروجکشن مرکزی پیروی می‌کنند، معتبر هستند، به عنوان مثال، دوربین‌های معمولی، سیستم‌های کاتادیوپتری و برخی دوربین‌های چشم ماهی. بنابراین، طرح های کنترل ارائه شده، رویکردهای عمومی هستند. حداقل مجموعه ای از اندازه گیری های بصری، ادغام شده در توابع وظیفه کافی، از یک محدودیت هندسی اعمال شده بین ویژگی های تصویر مربوطه گرفته شده است. به ویژه، از هندسه اپی قطبی و تانسور سه کانونی استفاده می شود زیرا می توان از آنها برای صحنه های عمومی استفاده کرد. یک ارزیابی تجربی دقیق برای هر طرح کنترل ارائه شده است.

Vision-based control of wheeled mobile robots is an interesting field of research from a scientific and even social point of view due to its potential applicability. This book presents a formal treatment of some aspects of control theory applied to the problem of vision-based pose regulation of wheeled mobile robots. In this problem, the robot has to reach a desired position and orientation, which are specified by a target image. It is faced in such a way that vision and control are unified to achieve stability of the closed loop, a large region of convergence, without local minima and good robustness against parametric uncertainty. Three different control schemes that rely on monocular vision as unique sensor are presented and evaluated experimentally. A common benefit of these approaches is that they are valid for imaging systems obeying approximately a central projection model, e.g., conventional cameras, catadioptric systems and some fisheye cameras. Thus, the presented control schemes are generic approaches. A minimum set of visual measurements, integrated in adequate task functions, are taken from a geometric constraint imposed between corresponding image features. Particularly, the epipolar geometry and the trifocal tensor are exploited since they can be used for generic scenes. A detailed experimental evaluation is presented for each control scheme.