Một số phương pháp điều khiển hệ Camera Robot

Báo cáo trình bày khả năng ứng dụng mạng Noowwrron trong điều k hiển hệ thống bao gồm thay máy có gắn camera để quan sát và bám theo mục tiêu. Phương thức điề khiển dựa trên nguyên lý tuyến tính hóa tín hiệu ảnh phản hồi. Mang Nowrron được đưa vào nhằm giảm nhẹ tác động của những thành phần ngẫu nhiên, cho phép sử dụng các tham sô có độ chính xác hạn chế trong mô hình động học của hệ thống. Mạng nowrron được xem nhưu là một yếu tố thích nghi bổ sung vào hệ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Một số phương pháp điều khiển hệ Camera Robot VÒ mét ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn hÖ Camera-robot b¸m môc tiªu sö dông m¹ng N¬ ron Bïi Träng Tuyªn Ph¹m Th−îng C¸t ViÖn VËt Lý ViÖn C«ng NghÖ Th«ng Tin Email: buituyen@hn.vnn.vn Email: ptcat@ioit.ncst.ac.vn Tãm t¾t néi dung B¸o c¸o tr×nh bÇy kh¶ n¨ng øng dông m¹ng n¬ ron trong ®iÒu khiÓn hÖ thèng bao gåm tay m¸y cã g¾n camera ®Ó quan s¸t vµ b¸m theo môc tiªu. Ph−¬ng thøc ®iÒu khiÓn dùa trªn nguyªn lý tuyÕn tÝnh ho¸ tÝn hiÖu ¶nh ph¶n håi. M¹ng n¬ ron ®−îc ®−a vµo nh»m gi¶m nhÑ t¸c ®éng cña nh÷ng thµnh phÇn ngÉu nhiªn, cho phÐp sö dông c¸c tham sè cã ®é chÝnh x¸c h¹n chÕ vµo trong m« h×nh ®éng häc cña hÖ thèng. M¹ng n¬ ron ®−îc xem nh− lµ mét yÕu tè thÝch nghi bæ xung vµo hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®Ó t¨ng c−êng kh¶ n¨ng cña chóng. An application of Neural Networks based visual servoing for hand-eye robot tracking target is introduced in this paper. The used control method bases input-output feedback linearization technique. The Neural Network is introdeced to compensate model uncertainties of overall system. It suffers if the parameter values are inaccurate in the model of dynamics, the presence of image distortions and time varying. Adding the NN controller as adaptive item in the control system is one effective way to compensate for the ill effects of these uncertainties and in fact it can in some cases be used for parameter estimation. 1. Giíi thiÖu m« h×nh hÖ thèng ®iÒu khiÓn R« bèt sö dông CAMERA C«ng viÖc sö dông c¸c h×nh ¶nh thu nhËn ®−îc b»ng camera trong qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn R« bèt (visual servoing) lµ mét h−íng nghiªn cøu ®ang ®−îc quan t©m trong lÜnh vùc ®iÒu khiÓn R« bèt. §iÓm chÝnh yÕu cña kü thuËt nµy lµ nh÷ng th«ng tin h×nh ¶nh nhËn ®−îc tõ camera sÏ lµ nh÷ng th«ng tin ph¶n ¶nh sù quan s¸t ®−îc vÒ hÖ thèng vµ m«i tr−êng. Visual servoing lµ sù tæng hîp kÕt qu¶ cña rÊt nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau bao gåm xö lý ¶nh tèc ®é cao, ®éng häc, ®éng lùc häc, lý thuyÕt ®iÒu khiÓn vµ kü thuËt tÝnh to¸n thêi gian thùc. HÖ thèng ®iÒu khiÓn R« bèt cã camera phæ biÕn sö dông hai d¹ng m« h×nh sau: Camera ®−îc ®Æt trong kh«ng gian lµm viÖc Camera ®−îc g¾n trªn ®Çu tay n¾m R« bèt (hand-eye R« bèt) H×nh 1. M« h×nh hÖ thèng ®iÒu khiÓn R« bèt sö dông camera M« h×nh thø nhÊt camera ®−îc ®Æt trong kh«ng gian lµm viÖc cña R« bèt, khi ®ã ¶nh cña ®èi t−îng quan s¸t kh«ng phô thuéc vµo chuyÓn ®éng cña R« bèt. M« h×nh thø hai camera ®−îc g¾n ë ®Çu tay n¾m R« bèt, trong tr−êng hîp nµy ¶nh ®èi t−îng mµ camera thu nhËn ®−îc phô thuéc vµo chuyÓn ®éng cña R« bèt. Ph©n lo¹i c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn visual servoing Dùa theo tiªu chÝ khai th¸c sö dông h×nh ¶nh thu nhËn ®−îc tõ camera ng−êi ta cã thÓ chia c¸c hÖ ®iÒu khiÓn visual servoing thµnh hai lo¹i nh− sau: §iÒu khiÓn trªn c¬ së sö dông nh÷ng th«ng tin vÒ vÞ trÝ ®èi t−îng trÝch läc ra ®−îc tõ ¶nh (Position_based servoing control). Trong ®iÒu khiÓn position-based, c¸c ®Æc tr−ng ®−îc trÝch läc ra tõ ¶nh kÕt hîp víi m« h×nh h×nh häc cña ®èi t−îng (giíi h¹n trong c¸c ®èi tù¬ng lµ vËt r¾n) ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña ®èi t−îng trong hÖ trôc to¹ ®é cña camera. Cßn sai lÖch gi÷a tÝn hiÖu ph¶n håi vÞ trÝ cña môc tiªu vµ vÞ trÝ mong muèn ®−îc tÝnh to¸n trong kh«ng gian lµm viÖc (hÖ to¹ ®é §Ò c¸c). §iÒu khiÓn trªn c¬ së sö dông trùc tiÕp ¶nh (Image_based servoing control). Víi d¹ng ®iÒu khiÓn nµy, tÝn hiÖu sai lÖch ®−îc ®Þnh nghÜa vµ tÝnh to¸n trùc tiÕp ngay trong kh«ng gian tham sè ®Æc tr−ng ¶nh. Trong mçi lo¹i l¹i cã thÓ chia thµnh hai nhãm dùa theo ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn, mét lµ thùc hiÖn qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn theo hai phase riªng biÖt quan s¸t vµ chuyÓn ®éng (look-and-move), lo¹i thø hai lµ sö dông ®iÒu khiÓn trùc tiÕp (direct visual servoing). NÕu hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n cÊp chØ sö dông tÝn hiÖu ¶nh do camera cung cÊp ®Ó thiÕt lËp c¸c gi¸ trÞ ®Çu vµo cho c¸c bé ®iÒu khiÓn cña tõng khíp vµ ®ång thêi sö dông c¸c vßng ph¶n håi t¹i tõng khíp ®Ó gi÷ æn ®Þnh chuyÓn ®éng cña R« bèt th× ®ã lµ hÖ ®iÒu khiÓn kiÓu look- and-move. Ng−îc l¹i hÖ thèng ®iÒu khiÓn trùc tiÕp lo¹i bá hoµn toµn vßng ph¶n håi t¹i tõng khíp, bé ®iÒu khiÓn visual servoing tÝnh to¸n tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn trùc tiÕp cho c¸c khíp, nã chØ sö dông c¸c tÝn hiÖu ph¶n håi b»ng h×nh ¶nh ®Ó gi÷ æn ®Þnh chuyÓn ®éng cña R« bèt. H×nh 2a. CÊu tróc ®iÒu khiÓn position-based look-and-move H×nh 2b. CÊu tróc image-based look-and-move H×nh 2c. CÊu tróc position-based direct visual servoing H×nh 2d. CÊu tróc image-based direct visual servoing Bªn c¹nh ®ã còng cã thÓ ph©n lo¹i theo tiªu chÝ ¶nh vÒ môc tiªu quan s¸t, cã hÖ thèng chØ quan s¸t ®−îc môc tiªu vµ mét lo¹i quan s¸t c¶ môc tiªu vµ ®Çu tay n¨m R« bèt. HÖ thèng thø nhÊt gäi lµ hÖ end-point-loop (EOL), trong c¸c hÖ thèng nµy ®ßi hái ph¶i chuÈn ho¸ quan hÖ kh«ng gian gi÷a tay n¾m R« bèt vµ camera. Ng−îc l¹i hÖ thèng sau end- closed-loop (ECL) cã thÓ quan s¸t c¶ ®èi t−îng vµ ®Çu tay n¾m R« bèt nªn kh«ng phô thuéc vµo ¸nh x¹ quan hÖ kh«ng gian gi÷a tay n¾m R« bèt vµ camera. §Æc tr−ng ¶nh vµ kh«ng gian tham sè ®Æc tr−ng ¶nh Mét b−íc cÇn thiÕt ®èi víi bÊt kú mét thuËt to¸n ®iÒu khiÓn ¸p dông visual servoing ®Æc biÖt c¸c hÖ thèng sö dông image-based lµ x¸c ®Þnh ®Æc tr−ng ¶nh vµ quan hÖ cña nã ®èi víi m« h×nh. §Æc tr−ng ¶nh cã thÓ hiÓu lµ bÊt kú mét ®Æc ®iÓm nµo vÒ cÊu tróc cã thÓ trÝch läc ra tõ ¶nh bao gåm c¶ c¸c tÝnh chÊt chñ yÕu vÒ ®Æc tÝnh phæ, ®Æc tÝnh h×nh häc cña ®èi t−îng. Víi c¸c gi¸ trÞ thùc xuÊt hiÖn trong qu¸ tr×nh ®o ®¹c c¸c ®Æc tr−ng ¶nh ®−îc trÝch läc ra tõ mét hoÆc nhiÒu ¶nh liªn tiÕp cho phÐp ta x©y dùng kh«ng gian tham sè ®Æc tr−ng ¶nh. §èi víi c¸c c¸c vËt thÓ r¾n cã cÊu tróc h×n ...