基于双目椭圆特征的月面采样机械臂末端位姿精确测量方法

作者：刘传凯; 李东升; 王俊魁; 袁春强; 张济韬; 刘茜; 黄开启; 张宽; 何锡明; 钱雪茹; 王晓雪; 王泰杰; 胡晓东

来源：中国科学 技术科学, 2021, 51(12): 1453-1464.

• 嫦娥五号
• 月面采样
• 圆形目标
• 空间逆投影
• 视觉定位

嫦娥五号月面采样任务中,机械臂的细长、柔性特点使得难以通过开环控制实现精确采样,如何利用监视相机对机械臂末端小尺寸部件的远距离精确定位,是实现机械臂采样精确引导控制和保证采样安全的关键.针对上述问题,本文提出了一种基于双目逆投影变换的圆形目标位姿精确测量算法,利用机械臂末端腕关节处小尺寸圆盘部件形成的椭圆轮廓图像,构建基于双目透视投影逆变换的目标圆空间表达方程,在三维空间中建立对圆盘目标位姿的最小残差优化模型,实现了基于L-M算法的圆形目标最优位姿求解.与传统方法相比,该算法无需进行椭圆拟合和成像投影误差方程的构建,精简算法步骤的同时又极大地减少了椭圆拟合带来的精度损失.实验结果表明,该方法具有较高的准确性和鲁棒性,有效支撑了嫦娥五号月面表取采样任务的实施.

• 单位
  北京航天飞行控制中心; 自动化学院; 江西理工大学