Bir Robot Kolunun Görmeye Dayalı Kontrolü


Thesis Type: Postgraduate

Institution Of The Thesis: Marmara University, Institute for Graduate Studies in Pure and Applied Sciences, Department of Electronics-Computer Education, Turkey

Approval Date: 2009

Thesis Language: Turkish

Student: Emregül ERŞAN

Principal Consultant (For Co-Consultant Theses): Vedat Topuz

Co-Consultant: Hasan Hüseyin Çelik

Abstract:

BİR ROBOT KOLUNUN GÖRMEYE DAYALI KONTROLÜ Bu çalışmada, beş eksenli bir robot kolunun (EDUBOT) çalışma alanı içerisindeki nesneyi görerek algıladıktan sonra bulunduğu konumdan başka bir yere taşıması işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu işlem, nesnenin tanınması ve konumunun tespiti, kinematik çözüm ve robot kolu hareketinin gerçekleşmesi olmak üzere üç ana aşamadan oluşmaktadır. Görüntünün işlenmesi ve robot kolu hareketinin kontrolü için Matlab 2008b kullanılarak bir ara yüz tasarlanmıştır. Nesne tanıma ve konum tespitinde temel görüntü işleme tekniklerinden faydalanılmıştır. Nesnenin görüntüsü, robot kolu çarpmayacak şekilde tepe noktaya yerleştirilen bir kamera aracılığıyla elde edilmiştir. Alınan görüntü, filtreleme ve kalibrasyon gibi bazı görüntü işleme aşamalarından geçirildikten sonra nesnenin çalışma alanında olması istenen nesne olup olmadığı tespit edilmiştir. Eğer nesne çalışma alanında ve istenen nesneyse, nesnenin konum bilgisi robot koluna gönderilerek ters kinematik çözümünün gerçekleşmesi sağlanmıştır. Robot kolunun ters kinematik çözümü, ileri kinematik çözümünden yola çıkılarak arama tablosu yöntemi ve yapay sinir ağları (YSA) modeli (çok katmanlı perceptron ve radyal tabanlı ağ) olmak üzere iki ayrı sayısal yöntemle gerçekleştirilmiştir. Arama tablosu yönteminde, robotunun eklem açı değerlerini ve bu açı değerlerinin eklemelere uygulanması sonucu uç işlevcisinin konumlandığı x, y ve z koordinat değerlerini taşıyan bir tablo oluşturulmuştur. YSA yönteminde ise robotumuzun ters kinematik çözümünün gerçekleşmesi için öncelikle robotun ileri kinematik değerleri kullanılarak eğitim data seti oluşturulmuş ve YSA modellemesi gerçekleştirilmiştir. Ters kinematik çözüm gerçekleştirildikten sonra saptanan eklem açıları EDUBOT robot koluna yönlendirilerek nesnenin istenen yere taşınması başarıyla gerçekleştirilmiş ve geliştirilen sistemin robotik ve kontrol uygulamalarında eğitim amaçlı olarak da kullanımı sağlanmıştır. ABSTRACT THE VISION – BASED CONTROL OF A ROBOT ARM In this study, the carrying of an object at a workspace, which was perceived by vision, to another location was realized by a robot arm (EDUBOT) with five axes. This process consists of three main stages such as object recognition, determination of the object’s location, kinematics solution and the robot arm movement. An interface was designed by using Matlab 2008b for Image processing of the object’s image and motion control of the robot arm. Basic image process techniques were used for object recognition and position determination. An image of the object was transferred to the system by the camera which was placed at the top of the workspace so that the robot arm would not hit it. After the captured image was taken through some image processing stages such as filter and calibration, it was determined that the object at workspace was the desired object. If the desired object was at the workspace, the inverse kinematics solution was realized, after coordinates of the object’s location were sent to the robot arm. The inverse kinematics solution of the robot arm was performed with two different methods named lookup table method and artificial neural networks (ANN) model (multi-layer perceptron and radial-based network) based on the forward kinematics solution. A table consisting of the robot’s joint angle values and coordinate values of the goal point (x, y, z) was created in the Lookup table method. For an inverse kinematics solution of the robot, the training data set was created in the ANN method by using the robot’s forward kinematics values first and then, ANN modeling was realized. After the robot’s inverse kinematics solution was realized, the determined joint angle values were directed to the EDUBOT robot arm and then, moving the object to the desired location was realized successfully. Besides, it was provided to use this system for educational purposes in robotics and control applications.