Endüstriyel robotun görüntü tabanlı kontrolü
Visual based control of industrial robot
- Tez No: 991164
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Endüstriyel robotlar, Sayısal görüntü işleme, Industrial robots, Digital image processing
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Sistem Dinamiği ve Kontrol Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Robotlar sabit ya da mobil olsun bir çok insan limitlerini aşan alanlarda kullanılmaya başlanmış bununla beraber verimlilikleri de gün geçtikçe gelişmeye devam etmiştir. Tekrarlı hassas işlerin, çalışılması zor koşullarda uygulanması gerektiğinde bu alan artık robotlara emanet edilmektedir. Fakat robotlar hala bu koşullara entegre edilme durumunda ya yapacakları görevler çalışma çevresine göre önceden programlanmakta veya çalışacakları ortam, verimlerini arttırabilmek için robotlara göre düzenlenmektedir ve belirli güvenlik şeridi altına alınmaktadır. Kuvvet-tork, kızıl ötesi sensörleri ve özellikle kamera sensörleri vb. gelişmesiyle bu kısıt esnetilmeye başlanmış ve robotların bilinmeyen ortamlara olan duyarlılığı yapılan bir çok çalışmayla arttırılmaya başlanmıştır. Sensörler ile birlikte geliştirilen kontrol algoritmalarıyla robotların esnekliği ve çevreye duyarlılığı artmış bilinmeyen ortamlara uyumlulukları iyileştirilmiş hatta insan-robot işbirliği içinde çalışma koşulları mümkün olmuştur. Tez kapsamında 6 eksenli bir endüstriyel robotun statik görüntü tabanlı kontrolü yapılmıştır. Bu amaçla tezin giriş bölümünde görüntü tabanlı robot kontrolü hakkında bir literatür araştırması yapılıp deney sistemi dahilinde bulunan robotun ve kameranın karakteristikleri ve kontrolcüsünün işleyişi anlatılmıştır. Sonraki kısımda robot ve kameranın matematiksel modeli üzerine yoğunlaşılmıştır. Robotun ileri kinematik modeli denavith-hartenberg yöntemiyle elde edilmiş, ters kinematik, jakobiyen türetiminden ve kullanımından bahsedilmiştir. Kamera modeli iğne deliği kamerası modeli ile elde edilmiş ve kameranın iç ve dış matematik modelleri tanımlanmıştır. Matematiksel modeller elde edildikten sonra robot-kamera sisteminin 2 boyut olan görüntü düzlemi ile 3 boyut gerçek dünya arasındaki koordinat ilişkisi açıklanmıştır. Konum tabanlı kontrol, kamera görüntüsü anlamlandırıldıktan sonra 2 boyutlu görüntü koordinatlarından gerçek uzay koordinatlarının elde edilmesi üzerine kuruludur. Bu yöntemde kalibrasyon çok önemli olduğu için kamera ve robot kalibrasyonu ele alınmış çeşitli robot-kamera kalibrasyon metotları incelenmiştir. Görsel verinin kullanıldığı sistemde amaç bir objenin hareket ettirilmesi olduğu için obje tespiti de sağlanmıştır. Görüntü işleme kısmı için çeşitli obje tespit algoritmaları incelenmiştir. Obje tespiti için kenar algılama algoritmaları tercih edilmiş ve bunlar hakkında genel inceleme yapılmıştır. Deneysel uygulamada görüntü işleme için çeşitli kenar algılama algoritmaları uygulanmış ve sistem için uygun olanlar seçilmiştir. Robot-kamera sistemi için hem kamera hem de robot-kamera ikilisi için çeşitli kalibrasyon yöntemleri uygulanmış ve bunların performansları karşılaştırılmıştır. İyi performans gösteren ikililer seçildikten sonra robot-kamera sistemiyle obje tespiti durumunda robotun statik görüntü kontrolü yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
Whether robots stationary or mobile are started to use in areas that exceeds limits of humanity and their efficiency improved as they developed day by day. Routine or high accuracy jobs, like manipulation, welding, polishing esspecially when have to be done in harsh environments like nuclear or chemical hazardous places are entrusted to robots now. However robots are used widely especially in industry programmed to do predetermined jobs or their work enviroment organized before robot integration to tolerate the robot limitations. With the development of variety of sensors like force-torque sensors, ultrasonic, infrared distance measurement sensors and camera sensors also by the help of advance image processing and computer vision techniques, robots started to adapt to the unknown, dynamically changing environments by their enhanced flexibility. Furthermore they started to be in collaboration with other robots or humans. In this thesis scope a six degree of freedom industrial robot controled by the help visual based control. In this context a literature review made, robot's and camera's characteristics and their control structure explained in introduction section. Afterwards focused on the mathematical models of robot and camera, robots forward kinematics obtained by using denavith-hartenberg method, inverse kinematics and jacobian matrices were derived. Pinhole camera model used to obtain camera model also intrinsic and extrinsic parameters of the camera were explained according to this model. After obtaining mathematical models of both robot and camera, transition of the robot-camera between two dimensional image plane and three dimensional real world was explained. Positon based control fundamental is calculating three dimensional space coordinates of the features extracted from image from two dimensional image plane. Since this method too sensitive to calibration accuracy, various robot-camera calibration methods were discussed. To detect the object autonomously also image processing techniques were used. For this purpose edge detection algorithms were prefered and investigated. Various calibration methods were applied for both the camera and the robot-camera duo for the robot-camera system and their performances were compared. After well performed methods were selected static visual based control of robot was applied.
Benzer Tezler
- Görüntü işleme tabanlı delta robot kontrolü
Delta robot control with image processing base
OKAN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolFırat ÜniversitesiYazılım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERKAN TANYILDIZI
- Development of vision-based mobile robot control and path planning algorithms in obstacled environments
Engelli ortamlarda görüntü tabanlı mobil robot kontrolü ve yol planlama algoritmalarının geliştirilmesi
MAHMUT DİRİK
Doktora
İngilizce
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİnönü ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ADNAN FATİH KOCAMAZ
- Görsel servolama yaklaşımı ile endüstriyel robot kol kontrolü
Control of industrial robot manipulator using visual servoing approach
DANIEL HABIYAMBERE
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN ÖZKAN
- İç mekanlarda otonom bir şekilde hareket edebilen bir mobil robotun tasarım, imalat ve kontrolü
Design and control of an indoor autonomous mobile robot
SUAT KARAKAYA
Doktora
Türkçe
2019
Mekatronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN OCAK
- Design and control of a mobile autonomous library robot
Mobil otonom kütüphane robotunun tasarımı ve kontrolü
ANIL AKKIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ