[發(fā)明專利]仿真目標(biāo)位姿獲取方法、基于MBDyn仿真的目標(biāo)捕獲方法及裝置、航天在軌目標(biāo)捕獲方法

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• 申請日: 2022-02-07
• 公開（公告）號: CN114663517A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏承
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 張宏威

1.仿真目標(biāo)位姿獲取方法，基于通過MBDyn環(huán)境建立多體動力學(xué)仿真并輸出待捕獲物體的圖像，所述的待捕獲物體貼有平面Aruco碼，其特征在于，所述的方法包括：

相機(jī)標(biāo)定步驟，獲取仿真中使用的相機(jī)的內(nèi)參；

標(biāo)碼識別步驟：通過識別所述的平面Aruco碼，得到平面Aruco碼對應(yīng)序列號；

位姿求解步驟：通過所述的內(nèi)參和序列號，得到待捕獲物體的姿態(tài)變換矩陣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿真目標(biāo)位姿獲取方法，其特征在于，所述的相機(jī)標(biāo)定步驟具體為：

通過張正友棋盤格標(biāo)定法獲取仿真中使用的相機(jī)的內(nèi)參。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿真目標(biāo)位姿獲取方法，其特征在于，所述的標(biāo)碼識別步驟具體為：包括：

預(yù)處理步驟，對所述的圖像進(jìn)行預(yù)處理，消除光照干擾；

輪廓提取步驟，排除不是平面Aruco碼的輪廓，得到候選輪廓；

特征點提取步驟，采用Shi-Tomasi角點檢測法進(jìn)行角點的提取，通過所述的角點得到采集圖像和目標(biāo)圖像的單應(yīng)性矩陣；

矩陣求解步驟，通過所述的候選輪廓和所述的單應(yīng)性矩陣，得到平面Aruco碼對應(yīng)序列號。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿真目標(biāo)位姿獲取方法，其特征在于，所述的位姿求解步驟具體為：

通過所述的平面Aruco碼與標(biāo)準(zhǔn)Aruco碼的對應(yīng)關(guān)系，獲得所述的平面Aruco碼的像素坐標(biāo)以及其對應(yīng)的世界坐標(biāo)，通過所述的平面Aruco碼的像素坐標(biāo)以及其對應(yīng)的世界坐標(biāo)得到平面Aruco碼的像素坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣R和平移矩陣t。

5.基于MBDyn仿真的目標(biāo)捕獲方法，其特征在于，所述的方法包括：

圖像輸出步驟：基于通過MBDyn環(huán)境建立多體動力學(xué)仿真并輸出待捕獲物體的圖像，所述的待捕獲物體貼有平面Aruco碼；

相機(jī)標(biāo)定步驟，獲取仿真中使用的相機(jī)的內(nèi)參；

標(biāo)碼識別步驟：通過識別所述的平面Aruco碼，得到平面Aruco碼對應(yīng)序列號；

位姿求解步驟：通過所述的內(nèi)參和序列號，得到待捕獲物體的姿態(tài)變換矩陣；

控制設(shè)計步驟：通過所述的姿態(tài)變換矩陣得到機(jī)械臂關(guān)節(jié)角規(guī)劃；

捕獲步驟：向機(jī)械臂輸入所述的機(jī)械臂關(guān)節(jié)角規(guī)劃。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于MBDyn仿真的目標(biāo)捕獲方法，其特征在于，所述的控制設(shè)計步驟包括：

規(guī)劃步驟，通過Matlab與MBDyn仿真得到機(jī)械臂關(guān)節(jié)角規(guī)劃；

控制步驟，通過Lagrange法得到控制率。

7.基于MBDyn仿真的目標(biāo)捕獲裝置，其特征在于，所述的裝置包括：

圖像輸出模塊：用于通過MBDyn環(huán)境建立多體動力學(xué)仿真并輸出待捕獲物體的圖像，所述的圖像貼有平面Aruco碼；

相機(jī)標(biāo)定模塊，用于獲取仿真中使用的相機(jī)的內(nèi)參；

標(biāo)碼識別模塊：用于識別所述的平面Aruco碼，得到平面Aruco碼對應(yīng)序列號；

位姿求解模塊：用于根據(jù)所述的內(nèi)參和序列號，得到待捕獲物體的姿態(tài)變換矩陣；

控制設(shè)計模塊：用于根據(jù)所述的姿態(tài)變換矩陣得到機(jī)械臂關(guān)節(jié)角規(guī)劃；

捕獲模塊：用于向機(jī)械臂輸入所述的機(jī)械臂關(guān)節(jié)角規(guī)劃。

8.航天在軌目標(biāo)捕獲方法，待捕獲物體貼有平面Aruco碼，其特征在于，所述的方法包括：

相機(jī)標(biāo)定步驟，獲取使用的相機(jī)的內(nèi)參；

標(biāo)碼識別步驟：通過識別所述的平面Aruco碼，得到平面Aruco碼對應(yīng)序列號；

位姿求解步驟：通過所述的內(nèi)參和序列號，得到待捕獲物體的姿態(tài)變換矩陣；

控制設(shè)計步驟：通過所述的姿態(tài)變換矩陣得到機(jī)械臂關(guān)節(jié)角規(guī)劃；

捕獲步驟：向機(jī)械臂輸入所述的機(jī)械臂關(guān)節(jié)角規(guī)劃。

9.一種計算機(jī)設(shè)備，其特征在于：包括存儲器和處理器，所述存儲器中存儲有計算機(jī)程序，當(dāng)所述處理器運(yùn)行所述存儲器存儲的計算機(jī)程序時，所述處理器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的仿真目標(biāo)位姿獲取方法。

10.一種計算機(jī)設(shè)備，其特征在于，包括儲存器和處理器，所述儲存器中儲存有計算機(jī)程序，當(dāng)所述處理器運(yùn)行所述儲存器儲存的計算機(jī)程序時，所述處理器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求5-6中任一項所述的基于MBDyn仿真的目標(biāo)捕獲方法。