Xây dựng hệ thí nghiệm điều khiển robot với quá trình nhận dạng vật thể động trên cơ sở camera.

Bài báo trình bày quá trình xây dựng, thiết kế hệ thí nghiệm điều khiển Robot với quá trình nhận dạng vật thể động trên cơ sở Camera. Với quá trình nhận dạng động các vị trí và hướng của vật thể thông qua ảnh vật thể từ thời điểm cắt mẫu, một thuật toán ước lược vị trí được xây dựng. Với các vị trí đã được ước lượng, thuật toán điều khiển được thiết kế để đưa đầu tay nắm đến vị trí đã được ước lượng và di chuyển vật thể đến một vị trí xác định...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xây dựng hệ thí nghiệm điều khiển robot với quá trình nhận dạng vật thể động trên cơ sở camera. X©y dùng hÖ thÝ nghiÖm §iÒu khiÓn R« bèt víi qu¸ tr×nh nhËn d¹ng vËt thÓ ®éng trªn c¬ së Camera TS Lª B¸ Dòng Ths Hµ M¹nh §µo KS NguyÔn Thanh Tïng ViÖn CNTT lbdung@ioit.ncst.ac.vn Tãm t¾t: Bµi b¸o tr×nh bÇy qu¸ tr×nh x©y dùng, thiÕt kÕ hÖ thÝ nghiÖm ®iÒu khiÓn R« bèt víi qu¸ tr×nh nhËn d¹ng vËt thÓ ®éng trªn c¬ së Camera. Víi qu¸ tr×nh nhËn d¹ng ®éng c¸c vÞ trÝ vµ h−íng cña vËt thÓ th«ng qua ¶nh vËt thÓ tõ thêi ®iÓm c¾t mÉu, mét thuËt to¸n −íc l−îc vÞ trÝ ®−îc x©y dùng. Víi c¸c vÞ trÝ ®· −íc l−îng, thuËt to¸n ®iÒu khiÓn ®−îc thiÕt kÕ ®Ó ®−a ®Çu tay n¾m ®Õn vÞ trÝ ®· ®−îc −íc l−îng vµ di chuyÓn vËt thÓ ®Õn mét vÞ trÝ x¸c ®Þnh trong kh«ng gian lµm viÖc vµ kh«ng gian quan s¸t ®−îc cña Camera. Abstract: The paper presents a process to create a robot control system with dynamic recognition of image object based on Camera. With the position and orientation of object is determined on the sampling time via image recognition, an estimation algorithm is created. By the position and orientation are determined, an robot control algorithm is constructed to move the end effectors to estimated position and orientation of the object and take the object to other position and orientation on the working space and camera space. 1. Më ®Çu §iÒu khiÓn Robot trªn c¬ së Camera ®−îc thiÕt kÕ theo 1 sè yªu cÇu c¬ b¶n nh− sau vÒ mÆt kÜ thuËt: - Camera ®−îc ®Æt cè ®Þnh trong kh«ng gian lµm viÖc cña Robot - Camera ®−îc treo t¹i ®Çu tay n¾m end- effector cña Robot. Trong bµi b¸o nµy c¸c t¸c gi¶ ®Ò cËp ®Õn m« h×nh thÝ nghiÖm nhËn d¹ng vËt thÓ ®éng vµ ®iÒu khiÓn R«bèt víi Camera ®Æt cè ®Þnh trong kh«ng gian lµm viÖc cña R« bèt 2. M« h×nh ®iÒu khiÓn Robot víi víi Camera ®Æt cè ®Þnh trong kh«ng gian lµm viÖc cña R« bèt M« h×nh ®iÒu khiÓn Robot víi Camera ®Æt cè ®Þnh trong kh«ng gian lµm viÖc cña R« bèt cho phÐp ta thùc hiÖn hÖ ®iÒu khiÓn kÝn víi qu¸ tr×nh quan s¸t (®o vÞ trÝ vµ h−íng cña vËt thÓ th«ng qua thiÕt bÞ ®o quang). ë ®©y c¸c tÝn hiÖu ®o ®−îc thùc hiÖn qua ®Çu ®o (visual sensor ) vµ ®−îc ®Æt trong hÖ kÝn víi viÖc nhËn d¹ng vËt thÓ trong thêi gian thùc. M« h×nh ®iÒu khiÓn víi c¸c phÐp ®o nh×n trong m¹ch ph¶n håi kÝn ®−îc gäi lµ hÖ visual sensor system. Víi hÖ visual sensor system ®−îc ph©n ra hai nhãm: . §iÒu khiÓn Robot trªn c¬ së camera th«ng qua viÖc x¸c lËp vÞ trÝ cña vËt thÓ [1], [2], [3] . §iÒu khiÓn Robot víi camera nh»m x¸c lËp c¸c tÝnh chÊt cña vËt thÓ [1], [2],[3] 1 3. Bµi to¸n ®iÒu khiÓn Robot víi qu¸ tr×nh nhËn d¹ng ®éng 3.1 Dù b¸o vÒ vÞ trÝ vµ h−íng cña vËt thÓ 1 2 1 6 1 1 4 9 5 PhÇn mÒm 11 Adapte 1 Adapte Nguån ®iÖn 1 Keyboard H×nh 1 S¬ ®å hÖ thÝ nghiÖm C¸c th«ng tin tõ c¸c ®Çu ®o ®−îc chÝnh x¸c ho¸ th«ng qua c¸c phÐp nhËn d¹ng. C¸c vËt thÓ chuyÓn ®éng ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p ¶nh tr«i (optic flow method), ë ®©y kh«ng xÐt cô thÓ c¸c ®iÓm ¶nh mµ vÞ trÝ vµ tèc ®é ¶nh coi nh− lµ c¸c gi¸ trÞ gi¸n tiÕp. NÕu vÞ trÝ cña vËt thÓ chuyÓn ®éng ®−îc x¸c ®Þnh tõ ¶nh, th× gi¸ trÞ vÞ trÝ ®ã khi tÝnh to¸n ®· lµ gi¸ trÞ cò cña mét vµi thêi ®iÓm c¾t mÉu tr−íc ®ã. Do ®ã ®Ó cã thÓ cã ®−îc gi¸ trÞ tÝnh to¸n vÞ trÝ vµ tèc ®é mét c¸ch chÝnh x¸c, hay ta cßn gäi lµ vÞ trÝ vµ tèc ®é cña vËt thÓ t−¬ng ®èi víi camera, trong tr−êng hîp nµy chóng ta cÇn ph¶i x©y dùng mét m« h×nh dù b¸o. Th«ng sè dù b¸o ®−îc x¸c ®Þnh th«ng qua chuyÓn ®éng cña vËt thÓ. Tõ ®ã cã thÓ thiÕt kÕ ®−îc quü ®¹o theo thêi gian thùc tÕ cña chuyÓn ®éng Robot vµ thiÕt kÕ thuËt ®iÒu khiÓn Gi¶ sö vËt thÓ víi vÞ trÝ vµ tèc ®é ®−îc x¸c ®Þnh liªn tôc. NÕu ë thêi ®iÓm kTV cã vÞ trÝ lµ P (kTV) vµ h−íng cña vËt thÓ lµ Φ0(kTV), nh− vËy chuyÓn ®éng cña vËt thÓ trong qu¸ tr×nh nh×n 0 thÊy qua c¸c thêi ®iÓm kTV (k = 1 ...) ®−îc x¸c ®Þnh W0(kTV)= [P0x(kTv), P0y(kTv), P0z(kTv), Φ0x(kTv), Φ0y(kTv), Φ0z(kTv)]T (1) Víi TV thêi gian quan s¸t x,y,z lµ to¹ ®é §Ò C¸c cña hÖ T.... miªu t¶ chuyÓn vÞ ë ®©y cã thÓ hiÓu lµ: Vector vÞ trÝ bao gåm vÞ trÝ vµ h−íng cña Robot 2 Vector tèc ®é bao gåm phÐp quay vµ phÐp tÞnh tiÕn Tõ viÖc x¸c ®Þnh vÞ trÝ vËt thÓ qua ¶nh. C¸c gi¸ trÞ ®o ®−îc sö dông cho viÖc ®iÒu khiÓn lµ vÞ trÝ ®−îc −íc l−îng ë thêi ®iÓm Tv + mTc th«ng qua c¸c th«ng tin ë thêi ®iÓm (k -1)Tv víi Tc lµ chu kú c¾t mÉu cña vßng ®iÒu khiÓn (Tv >Tc) vµ m = 1....T/Tv lµ sè nguyªn kTV+TC kTV+2TC (k-1)TV kTV (k+1)TV H×nh 2 Qu¸ tr×nh c¾t mÉu Tèc ®é chuyÓn ®éng vËt thÓ ®−îc tÝnh to¸n qua vÞ trÝ t©m ®iÓm cña vËt thÓ ®−î ...