Visual control of a heavy-duty robot manipulator

Özet

Robotlar değişik duyargalardan gelen bilgilerin geri beslenmesi ile daha esnek ve uyumlu hale getirilebilirler. Görüntü algılayabilen robotlar kendilerini bilinmeyen bir işte ortaya çıkan öngörülmemiş hareket ihtiyaçlarına yada çevrede oluşan değişikliklere kolayca adapte edebilirler. Görüntü tanımlama problemleri çok fazla aritmetik ve bilgi analizi gerektirdiğinden robotlarda görüntü algılamanın geleneksel yolu kamera görüntülerinden cismin tanımı yada konumu ile ilgili bilgilerin derlenmesi ile maniplatörün kontrolünün ayrı ayrı yapılması olagelmiştir. Bu çalışmada görüntü analizini hızlandırarak robotun çalışması sırasında uygulayabilmek için gerekli görsel bilgi ihtiyacı en aza indirgenmiştir. Tanımlanacak yada manipüle edilecek cismin üzerine önceden belirgin ve tanımlayıcı renkte bir benek konularak kontrol bilgisayarının alınan görüntü üzerinde karmaşık görüntü-algılama yöntemleri uygulamak yerine sadece bu belirgin renkteki beneği araması sağlanmıştır. Yanyana, eksenleri paralel duran iki statik kameradan gelen bir çift stereo görüntüde beneğin konumundaki farktan beneğin kameralara olan mesafesi belirlenmiştir. Cismin üzerindeki bu gibi üç beneğin koordinatları cismin konum ve açısal oryantasyonunu eksiksiz olarak belirler. Daha sonra cismin konumu manipülatör koordinatlarına çevrilmiş ve ters-kinematik denklemleri ile manipülatör beneğe ulaşmak üzere yönlendirilmiştir. Manipülatörün tek bir beneğe ulaşması sırasında görüntü-analiz ve manipülatör hareketinin zamanlaması deneysel sonuçları ile gösterilmiştir.

Abstract

Robots can be made more flexible and adaptable by incorporating sensory information into the feedback loop. Vision-based robots can adapt quickly to the emerging requirements of an unknown task and can react appropriately to changes in the environment. Because image identification involves massive arithmetic and data analysis, the traditional approach to using visual feedback has been to separate the problems of obtaining information about the object identity and position according to the camera images from the manipulator control. In this paper, the amount of visual information required is reduced to a minimum so as to speed up image analysis, so that it can be done on-line and on-duty. A spot of definitive color is put onto the object to be identified and manipulated, and the control computer is programmed to search for this unique and definitive color spot in the image captured, relieving the system of the necessity for intricate image identification. The difference between the locations of the spot in stereo images produced by two static, parallel-axis cameras reveals the distance of the spot from the cameras. Three such points define the location and angular orientation of the object in space. The position of the characteristic spot is determined with respect to the manipulator coordinate frame and, via inverse kinematics, the robot is guided to reach the spot. Experimental results of the manipulator reaching a single spot, showing the duration of visual for vision analysis and manipulator motion are presented.