Decoupled Intensity-Based Nonmetric Visual Servo Control

Abstract

This brief addresses the problem of vision-based robot control where the equilibrium state is defined via a goal image. Specifically, we consider the class of intensitybased nonmetric solutions, which provide for high accuracy, versatility, and robustness. Existing techniques within that class present a fully coupled translational and rotational control error dynamics, what increases analysis complexity and may degrade system performance. This paper proposes a new intensitybased nonmetric visual servoing technique that decouples the translational control error dynamics, regardless of the observed object characteristics, camera displacements, and their relative poses. The obtained system is thus lower-triangular in the general case. For some practical cases, the proposed general technique leads to the Grail of a fully decoupled (i.e., strictly diagonal) linear dynamics. Theoretical analysis of local diffeomorphism, local exponential stability, and of those decoupling properties are provided. Improved performances are also experimentally confirmed using a six-degree-of-freedom robotic manipulator in various positioning and tracking tasks.

Um observador linear de homografia e aplicações à servovisão rápida baseada em intensidade

“…UMA NOVA TÉCNICA DE SERVOVISÃO DIAGONAL BASEADA EM HOMOGRAFIA Sejam os sinais de controle u = (v, w) ∈ R 6 as velocidades translacionais e rotacionais da câmera. A técnica de servovisão não métrica parcialmente desacoplada (Silveira et al, 2020) estabiliza exponencialmente localmente todos os 6 GdL de um robô holonômico com uma câmera montada em seu efetuador, independentemente das características do objeto observado (e.g., forma e tamanho), deslocamentos da câmera e suas poses relativas. No caso de um objeto planar, seu erro de controle não métricoé reescrito como…”

“…A grande maioria dos métodos baseados em diffeomorfismo exige informações métricas (e.g., profundidade do objeto) para fornecer uma lei de controle comprovadamente estabilizante (Chaumette e Hutchinson, 2006). Recentemente, tem surgindo um interesse crescente em estratégias baseadas em diffeomorfismo não métrico (Silveira et al, 2020) devidoà sua maior versatilidade (nenhuma informação ⋆ Este trabalho foi em parte financiado pelo Projeto InSAC (FAPESP-2014/50851-0 e CNPq-465755/2014-3). métricaé necessária) e robustez a erros de parâmetros da câmera (Thaler e Goodale, 2010;Zeller e Faugeras, 1994).…”

“…Este trabalho propõe um novo observador linear da homografia e o aplica para inicializar um método de otimização baseada em intensidade de tempo real sem nenhuma das dependências supracitadas (e.g., necessidade de pequenos deslocamentos e sensores extras), e para auxiliar no desacoplamento diagonal da dinâmica do erro de controle não métrico parcialmente desacoplada em Silveira et al (2020). Adicionalmente, uma variante do novo observadoŕ e também proposta e aplicada para completar a diagonalização e possibilitar uma servovisão diagonal.…”

Servovisão Direta Diagonalmente Desacoplada

“…Servovisão Direta Desacoplada Na técnica de Servovisão Direta Desacoplada (SD Desacoplada) (Silveira et al, 2018), os erros de controle não métricos translacionais e rotacionais, i.e., ε ′ υ ∈ R 3 e ε ′ ω ∈ R 3 , são definidos como…”

“…Este artigo aborda estratégias diretas que estabilizam todos os 6 Graus de Liberdade (GdL) de um robô independentemente das características do objeto (e.g., forma e tamanho), do movimento da câmera, e das suas poses relativas. As técnicas existentes nesta classe ou apresentam uma dinâmica dos erros de controle completamente acoplada (Silveira e Malis, 2012;Silveira, 2014) ou, no melhor caso, desacoplam apenas os erros de controle translacionais (Silveira et al, 2018). Este trabalho propõe um novo observador não linear para desacoplar também os erros rotacionais e, dessa forma, desacoplar diagonalmente a dinâmica dos erros de controle.…”