Joint system calibration of vision-based manipulators guided by layered optimization mechanisms

Joint system calibration of vision-based manipulators guided by layered optimization mechanisms
Mao Hui1
Chen Lijia2
Fan Xianbojun2
Wang Min2
Wang Chenlu2
Dong Menghao2
1. Kaifeng Branch of China Unicom, Kaifeng Henan 475000, China
2. School of Physics & Electronics, Henan University, Kaifeng Henan 475000, China

摘要

In response to the low accuracy, poor deployment and high calibration costs of vision-based manipulator systems, this paper proposed the adaptive multiple-elites-guided composite differential evolution algorithm with a layered optimization mechanism(AMECoDEs-LO) and a joint system calibration strategy. Firstly, it integrated the kinematic model of the robotic arms and the hand-eye calibration external model systematically. Then, based on AMECoDEs algorithm, it performed principal component analysis on the phased data in the population. It divided parameter optimization prioritization according to the degree of dominance of each dimensional vector in the current generation, and achieved implicit guidance on the accuracy and speed of population convergence with the idea of parametric dimensionality reduction optimization. It was validated against existing first-class evolutionary algorithms in simulated and real environments. Finally, it verified the system's robustness by adding Gaussian white noise with different intensities to address the sensitivity of the vision sensor to environmental noise. Experimental results show that the algorithm has the advantages of high calibration accuracy, fast convergence, good robustness and no additional calibration instruments are required for the calibration of the vision-based manipulator system, which can be used for the rapid deployment of vision-based manipulators.

基金项目

国家自然科学基金资助项目(61901158)
河南省科技厅重点研发与推广专项(202102210121)
河南省科技发展计划项目(科技攻关)(212102210500)
开封市重大专项(20ZD014)
开封市科技项目(2001016)
开封平煤新型炭材料科技有限公司(2021410202000003)

出版信息

DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2022.03.0187
出版期卷: 《计算机应用研究》 Printed Article, 2022年第39卷 第11期
所属栏目: Algorithm Research & Explore
出版页码: 3378-3384
文章编号: 1001-3695(2022)11-028-3378-07

发布历史

[2022-07-05] Accepted Paper
[2022-11-05] Printed Article

引用本文

毛卉, 陈立家, 范贤博俊, 等. 分层优化机制引导的视觉机械臂联合模型优化 [J]. 计算机应用研究, 2022, 39 (11): 3378-3384. (Mao Hui, Chen Lijia, Fan Xianbojun, et al. Joint system calibration of vision-based manipulators guided by layered optimization mechanisms [J]. Application Research of Computers, 2022, 39 (11): 3378-3384. )

关于期刊

  • 计算机应用研究 月刊
  • Application Research of Computers
  • 刊号 ISSN 1001-3695
    CN  51-1196/TP

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