Điều khiển robot scorbot dùng thị giác máy tính

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN ĐỨC MINH ĐIỀU KHIỂN ROBOT SCORBOT DÙNG THỊ GIÁC MÁY TÍNH Chuyên ngành : Điều Khiển Học Kỹ Thuật Mã số ngành : 2.05.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 10 NĂM 2004 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : Tiến só : NGUYỄN ĐỨC THÀNH Cán chấm nhận xét 1: Tiến só : LÊ HOÀI QUỐC Cán chấm nhận xét 2: Tiến só : DƯƠNG HOÀI NGHĨA LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐƯC BẢO VỆ TẠI HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGÀY 24 THÁNG 11 NĂM 2004 Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập-Tự Do-Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : NGUYỄN ĐỨC MINH Ngày tháng năm sinh : 09-10-1964 Chuyên nghành : ĐIỀU KHIỂN HỌC KỸ THUẬT I-TÊN ĐỀ TÀI : Phái: Nam Nơi sinh : ĐàLạt Mã số :ĐKKT-K13-009 ĐIỀU KHIỂN ROBOT SCORBOT DÙNG THỊ GIÁC MÁY TÍNH II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG ƒƒ ƒƒ ƒƒ ƒƒ Nhận dạng đối tượng qua ảnh Từ ảnh ước lượng vị trí đối tượng không gian thực Điều khiển cánh tay Robot Scorbot gắp vật Điều khiển cánh tay Robot bám mục tiêu III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bảo vệ đề cương) : 26-02-2004 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ (Ngày bảo vệ luận án) : 24-11-2004 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH VI HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT : TS LÊ HOÀI QUỐC VI HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT : TS DƯƠNG HOÀI NGHĨA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ NHẬN XÉT CÁN BỘ NHẬN XÉT TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH TS LÊ HOÀI QUỐC TS DƯƠNG HOÀI NGHĨA Nội dung đề cương luận văn thạc só hội đồng chuyên nghành thông qua TRƯỞNG PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH TPHCM, ngày tháng năm 2004 KHOA QUẢN LÝ NGHÀNH LỜI CÁM ƠN Tác giả xin chân thành cám ơn : ™ Thầy Tiến só Nguyễn Đức Thành hướng dẫn giúp đỡ tận tình ™ Các thầy phòng thí nghiệm điều khiển tự động tận tình giúp đỡ bảo thời gian tác giả thực thí nghiệm phòng thí nghiệm môn điều khiển tự động ™ Các thầy cô giảng dạy lớp điều khiển học kỹ thuật cung cấp nhiều kiến thức quý giá Đàlạt ngày 10-10-2004 NGUYỄN ĐỨC MINH Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính MỤC LỤC Mở đầu Mục lục CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHƯƠNG 2: THỊ GIÁC MÁY TÍNH 2.1 Một số khái niệm ảnh số 2.2 Nhiễu lọc nhiễu 2.2.1 Lọc tuyến tính 2.2.2 Lọc Gaussian 2.2.3 Lọc Median 2.3 Tách biên ảnh 2.3.1 Thuật toán Canny 2.3.2 Thuật toán Sobel 2.3.3 Thuật toán Laplace 2.4 Phân vùng ảnh 2.4.1 Phân vùng ảnh theo màu 2.4.2 Phân vùng ảnh theo Gradien 2.5 Phân tích đối tượng ảnh 2.5.1 Tách ảnh 2.5.2 Tách ảnh đối tượng khỏi ảnh chung 2.6 Các phép biến đổi hình học từ ảnh camera -3- Mục lục Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính 2.6.1 Các phép biến đổi 2.6.2 Phép biến đổi phối cảnh 2.6.3 Mô hình camera 2.6.4 Phép biến đổi ngược cho mô hình camera 2.6.5 Tạo ảnh Stereo 2.6.6 Tính toán thông số Camera 2.6.7 Trọng tâm hướng ảnh đối tượng CHƯƠNG 3: NHẬN DẠNG 3.1 Phương pháp diễn dịch 3.2 Phương pháp không gian trị riêng 3.2.1 Cơ sở toán học 3.2.2 Minh hoạ matlab 3.2.3 p dụng tìm PCA ảnh số 3.3 Đánh giá sai số theo phương pháp thống kê 3.4 Đánh giá sai số theo phương pháp sai số tương quan 3.5 Neuron 3.5.1 Mạng perceptron 3.5.2 Nhận dạng mạng Perceptron 3.6 Bám theo đối tượng di động (tracking) CHƯƠNG 4: ROBOT SCORBOT 4.1 Các phương trình động học cánh tay robot scorbot 4.1.1 Mô hình robot scorbot 4.1.2 Các phương trình động học thuận cánh tay robot -4- Mục lục Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính 4.1.3 Các phương trình động học ngược cánh tay robot 4.2 Ngôn ngữ điều khiển ACL CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM MINH HOẠ 5.1 Công cụ thực 5.2 Giới thiệu phần mềm thực 5.2.1 Sơ lược 5.2.2 Vận hành Kết luận Hướng phát triển đề tài Tài liệu tham khảo -5- Mục lục Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính MỞ ĐẦU Ngày nay, việc sữ dụng Robot tự hành, Robot tay máy, Robot tự hành có gắn cánh tay máy… có khả hoạt động độc lập, ngày phổ biến để thay người môi trường làm việc không an toàn Để có khả đáp ứng thật thông minh môi trường thay đổi, Robot cần trang bị hệ thống thị giác máy tính (gồm hay hai camera quan sát, kết hợp với máy tính) giúp cho Robot “nhìn thấy” môi trường hoạt động, “nhận định” định xử lý tình huống, vận hành độc lập theo chương trình ứng xử đa dạng Luận văn trình bày hai vấn đề thị giác máy tính : • Làm để nhận biết ảnh đối tượng tập đối tượng có ảnh *Trong tác giả đề nghị phương pháp học nhận dạng ảnh mạng neuron thông qua việc huấn luyện nhận dạng hàm sai số tự tương quan vector đặc trưng ảnh đối tượng • Qua ảnh, ước lượng vị trí hướng đối tượng không gian thực Cuối phần trình bày ứng dụng thị giác máy tính việc điều khiển thông minh cánh tay Robot Scorbot tác giả thực phòng thí nghiệm môn Điều Khiển Tự Động Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh -1- Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính Chương : Tổng quan CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Mô hình hệ thống điều khiển cánh tay robot ứng dụng thị giác máy tính bao gồm hay nhiều camera quan sát môi trường làm việc, máy tính , cánh tay robot, chương trình máy tính có khả phân tích ảnh cao, phát đối tượng ảnh thực chương trình điều khiển phức hợp Hình 1-1 Hình 1-2 ảnh hệ thống điều khiển robot scorbot thực tế phòng thí nghiệm tự động hoá trường đại học bách khoa Phần cốt lõi hệ thống nằm chương trình xử lý, phân tích, nhận dạng điều khiển Sau các” camrera ccd thu nhận ảnh , để CPU “đọc”, “hiểu” phân tích ảnh, cần phải thông qua bước : • Tiền xử lý ảnh : số hoá ảnh (nếu cần), lọc nhiễu, tách khỏi ảnh, tách riêng đối tượng khỏi ảnh chung, thành ảnh đối tượng Đồng thời ước lượng vị trí đối tượng không gian thực -6- Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính Chương : Tổng quan • Mô tả đối tượng dạng đặc trưng ảnh đối tượng : màu sắc, hình dạng hình học, không gian trị riêng… Thành hay nhiều vector đặc trưng chuẩn hoá Hình 1-2 Mô hình thí nghiệm • Nếu phân tích để học lưu vector lại vào nhớ máy tính, hay huấn luyện mạng neuron nhân tạo • Nếu phân tích để nhận dạng, so sánh với vector đặc trưng lưu nhớ máy tính, nhận biết đối tượng qua mạng thần kinh nhân tạo • Sau nhận biết đối tượng ước lượng vị trí, hướng chúng không gian thực, điều khiển cánh tay robot thực hành vi theo chương trình ứng xử tích hợp từ trước Trong chương 2, luận văn đề cập đến kỹ thuật tiền xử lý ảnh, phương pháp trích đặc trưng ảnh theo phương pháp hình học, tách biên -7- Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính θ2 l1 θ3 l2 θ4 900 0 θ5 0 l3 Chương 4: Robot Scorbot π π Vị trí reset robot scorbot : θ1 = , θ = − , θ = , θ = 1800 , θ5 = ⎡c1 − s1 ⎢ s1 c1 A1 = ⎢ ⎢ −1 ⎢ ⎣0 0⎤ ⎥⎥ h⎥ ⎥ 1⎦ ⎡c − s ⎢s2 c2 A2 = ⎢ ⎢0 ⎢ ⎣0 s4 ⎡c ⎢s4 − c4 A43 = ⎢ ⎢ −1 ⎢ ⎣0 0⎤ 0⎥⎥ 0⎥ ⎥ 1⎦ l1.c 2⎤ l1.s 2⎥⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎡c3 − s ⎢ s c3 A3 = ⎢ ⎢0 ⎢ ⎣0 ⎡ c5 − s ⎢ s5 c5 A5 = ⎢ ⎢0 ⎢ ⎣0 l2 c3⎤ l2 s3⎥⎥ ⎥ ⎥ ⎦ 0⎤ 0 ⎥⎥ l3 ⎥ ⎥ 1⎦ T05 = A10 A21 A32 A43 A54 ( 4-1) Hình 4-2 Biểu diễn hệ trục toạ độ cánh tay Robot Scorbot 4.1.3 Các phương trình động học ngược cánh tay robot a.) Tính θ1 Chúng ta để ý thấy : dù vị trí liên kết tay máy luôn nằm mặt phẳng xoay xung quanh trục h với góc θ1 (ta gọi mặt - 87 - Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính Chương 4: Robot Scorbot phẳng mặt phẳng Δ Tại vị trí khởi đầu θ1 = 00 Từ tính góc θ1 từ toạ độ x,y sau : ⎛ y⎞ ⎝ x⎠ (4-2) ⎛ yA ⎞ ⎟⎟ ⎝ xA ⎠ (4-3) θ A1 = arctg ⎜ ⎟ Tại vị trí A : θ A1 = arctg ⎜⎜ Tại vị trí B : θ B1 = arctg ⎜⎜ ⎛ yB ⎞ ⎟⎟ ⎝ xB ⎠ (4-4) b.) Tính θ Biến khớp θ không ảnh hưởng đến vị trí , mà ảnh hưởng đến hướng ρ đầu công tác Khi θ5 = vector s đầu công tác có phương pháp tuyến ρ mặt phẳng Δ , hướng hướng tịnh tiến a theo chiều kim đồng hồ Vì có ρ thể tính s0 sau : ρ ρ ρ ϖ iz × ( px ix + p y iy ) s0 = px2 + p y2 ρ ρ ⇒ θ = ar cos( s0 s ) ⎡ nx ⎤ s = ⎢⎢n y ⎥⎥ ⎢⎣ nz ⎥⎦ Trong : (4-5) (4-6) (4-7) c.) Tính θ θ3 Để tính θ θ3 , ta xác định vị trí củ biến khớp θ Gọi vị trí θ xác ρ → định m = OM Ta có : Trong : ρ ρ ρ m = p − a.l3 (4-8) ⎡ ax ⎤ a = ⎢⎢a y ⎥⎥ ⎢⎣ az ⎥⎦ (4-9) - 88 - Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính Chương 4: Robot Scorbot Như vậy, ta xác định toạ độ điểm M, dùng để tính θ θ3 Chọn ký hiệu hình vẽ để giải toán h1 = l1 cosθ + l2 cos(θ + θ ) (4-10) l = l1.sin θ + l2 sin(θ + θ ) (4-11) h1 + l = l12 + l22 + 2.l1.l2 cosθ (4-12) Ỵ Ỵ θ = ± cos −1 ( Trong ñoù h12 + l − l12 − l22 ) ) 2.l1.l2 (4-13) h1 = M z − h (4-14) l = M 2x + M y2 (4-15) θ = θ ′ − θ = cos −1 l − l1 cosθ − θ2 l2 (4-16) d.) Tính θ Dựng vector Với ⎡ l′ ⎤ cosθ ⎥ ρ ⎢ ⎥ l2 = ⎢ l ′ sin θ ⎥ ⎢ ⎢l2 sin(θ + θ )⎥ ⎣ ⎦ (4-17) l ′ = l − l1 cos θ (4-18) 4.2 Ngôn ngữ điều khiển ACL - 89 - Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính Chương 4: Robot Scorbot Robot Scorbot nghiên cứu luận văn Robot có tên SCORBOT-ER Vplus , điều khiển qua chương trình giao tiếp cổng RS232 viết ngôn ngữ ACL (Advanced Control Language) chương trình đa chức phát triển công ty Eshed Robotec (1982) Tập lệnh ACL bao gồm nhiều kiểu loại lệnh Có thể tóm tắt sau : • Những lệnh điều khiển trục • Những lệnh điều khiển vào • Những lệnh điều khiển chương trình • Những lệnh xác định điều khiển vị trí • Những lệnh điều khiển biến • Những lệnh điều khiển dòng chương trình • Những lệnh cấu hình • Những lệnh báo cáo • Những lệnh giao diện với người sử dụng • Những lệnh biên soạn • Những lệnh truyền thông RS232 • Những lệnh lưu Tổng cộng 120 lệnh Tuy nhiên lưu ý đến số thao tác vụ : • Xác định vị trí Robot Scorbot • Xác định vị trí mới, tốc độ Robot • Di chuyển đến vị trí • Gắp Sau mẫu chương trình để điều khiển Robot Scorbot Đầu tiên phải khai báo vector với thành phần vị trí Ví dụ : - 90 - Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính Chương 4: Robot Scorbot DIMP V[30] Khai báo vector 30 vị trí Để biết vị trí robot, đọc vị trí vào biến vector Ví dụ : HERE V[1] Sau cho hiển thị vị trí LISPV V[1] Để ghi toạ độ X,Y,Z, hướng (pitch) góc quay (roll) (gripper) dùng lệnh TEACH V[1] X Y Z P R Để điều chỉnh tốc độ di chuyển SPEED 60 (max 100, 1) Để điều khiển đầu di chuyển tới vị trí V[1] MOVE V[1] Để mở OPEN Để đóng CLOSE Để điều khiển độ JAW 40 (max laø 100, laø 0) - 91 - Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính Chương 4: Robot Scorbot Để thực lệnh này, chương trình hỗ trợ ACL cho phép truy xuất trực tiếp lệnh qua cổng RS232 dạng String (chuyển thành string xuất cổng) Để điều khiển cánh tay máy hoạt động theo quỹ đạo theo mong muốn, thực xác định tất điểm mà quỹ đạo phải qua, với vận tốc mong muốn Lưu tất vị trí vào vector, thực chương trình lặp, di chuyển đầu gắp từ vị trí đến vị trí khác ví dụ trên, với tốc độ mong muốn Trong thư viện C++ luận văn, có viết class lấy tên Robot Có biến thành phần toạ độ hệ decade Và hàm tổng hợp thực di chuyển đầu gắp robot từ vị trí sang vị trí khác Ví dụ muốn điều khiển đầu gắp robot di chuyển đến vị trí X=200, Y=250, z=300, P= 900, R=0 Ta viết Robot.MoveTo(200,250,300,900,0); 4.3 Quỹ đạo chuyển động đầu cuối Trong ngôn ngữ ACL, cho phép điều khiển đầu cuối (đầu gắp) cánh tay máy chuyển động hai điểm theo đường thẳng Để thực điều khiển cánh tay máy theo quỹ đạo chuyển động, phải chia quỹ đạo làm nhiều điểm, gọi điểm thực điều khiển cánh tay máy chuyển động qua điểm liên tiếp Trong trường hợp muốn điều khiển cánh tay máy chuyển động theo quỹ đạo bất kỳ, thường người ta chia quỹ đạo làm nhiều đoạn Mỗi đoạn biểu diễn đa thức bậc thấp Sau tính toán tham số cần thiết đa thức cho phù hợp với quỹ đạo Rồi rời rạc hoá đoạn biểu diễn thành nhiều điểm, - 92 - Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính Chương 4: Robot Scorbot kèm với việc tính toán vận tốc chuyển động đầu khớp điểm điều khiển cánh tay robot qua điểm với tốc độ tính trước Luận văn đưa mô tả quỹ đạo Spline bậc ba dựa vào tài liệu cung cấp ROBOT CÔNG NGHIỆP GS.TS KH NGUYỄN- THIỆN-PHÚC Spline bậc ba phép nội suy hàm đa thức bậc ba để bảo đảm liên tục đạo hàm bậc bậc hai điểm tựa (điểm tựa điểm đầu điểm cuối đoạn) Phương pháp cho phép xây dựng quy luật xấp só biến đổi điều hoà độ xác cần thiết Xét trường hợp quỹ đạo điểm xuất phát qua năm điểm tựa Khi dùng spline bậc ba, đoạn quỹ đạo mô tả đa thức bậc ba : (4-19) h j (t ) = a j t + a j t + a j1 t + a j Với t : thời gian quy đổi : t= τ − τ j −1 τ j − τ j −1 τ ∈ [τ j −1 ,τ j ], t ∈ [0,1] (4-20) τ − thời gian thực tính giây τ j − thời gian (thực) ứng với điểm cuối quỹ đạo thứ j τ j −1 − thời gian ứng với điểm đầu quỹ đạo thứ j aij − hệ số thứ I đa thức ứng với đoạn quỹ đạo thứ j, j=1,2,3,4,…n (n đoạn cuối Trên hình 4-3 trình bày đạon quỹ đạo mô tả Spline bậc ba Điều kiện biên quỹ đạo ghi hình vẽ, bao gồm giá trị q j điểm tựa, vận tốc v j gia tốc a j - 93 - Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính Chương 4: Robot Scorbot θ3 θ2 θ4 θn θ1 θ0 h3 (t ) h2 (t ) h1 (t ) h4 (t ) hn (t ) t t1 t0 t3 t2 t4 tn Hình 4-3 Đạo hàm bậc bậc hai hàm đa thức h j (t ) theo thời gian thực tính sau : v j (t ) = a j (t ) = dh j (t ) dτ = d h j (t ) dτ dh j (t ) dt dh j (t ) dh j (t ) & ⋅ = ⋅ = = h j (t ), dt dτ τ − τ i −1 dt t j dt tj = (τ − τ j −1 ) j ⋅ d h j (t ) dt 2 d h j (t ) & = = ⋅ h&j (t ), t j dt tj j = 1,2 n (4-21) j = 1,2 n (4-22) Các hệ số a ji xác định từ điều kiện biên Đoạn quỹ đạo thứ mô tả đa thức sau : h1 (t ) = a13 t + a12 t + a a11t + a10 (4-23) Ở vị trí xuất phát t=0 q biết trước ta có : h1 (0) = a a = q - 94 - (4-24) Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính v0 = Chương 4: Robot Scorbot h& a (0) = 11 t1 t1 (4-25) Từ ta có : a11 = v0 t a12 = (4-26) a t12 Và ta có : a0 = &(0) 2a h& = 212 t12 t1 (4-27) a t12 + v0 t1 + q = q1 (4-28) Ở vị trí t=1 ta có : h1 (t ) = a13 + Từ ta có : a13 = δ − v0 t1 − a t12 (4-29) Ở sau dùng ký hiệu δ i = qi − qi −1 Như đoạn quỹ đạo biểu thị phương trình sau : ⎛ a t2 h1 (t ) = ⎜⎜ δ − v t1 − ⎝ ⎞ ⎛ a t12 ⎞ ⎟t + ⎜ ⎟ ⎟ ⎜ ⎟t + (v0 t1 )t + q ⎠ ⎝ ⎠ (4-30) Từ xác định vận tốc gia tốc điểm cuối đoạn quỹ đao” thứ : at 3δ − (a t12 ) / − 2v0 t1 3δ h& (1) = v1 = = − 2v − t1 t1 t1 (4-31) &(1) 6δ − 2.a t12 − 6v0 t1 6δ 6v0 h& = a1 = = − − 2a t1 t1 t12 t1 (4-32) Đây vận tốc gia tốc điểm đầu quỹ đạo thứ hai Đoạn quỹ đạo cuối mô tả đa thức sau : hn (t ) = a n t + a n t + a n1t + a n - 95 - (4-33) Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính Chương 4: Robot Scorbot Theo điều kiện điểm đầu (t=0) điểm cuối (t=1) đoạn quỹ đạo, xác định : hn (0) = a n = q n (4-34) Cho biết trước hn (1) = a n + a n + a n1 + q n = q f 3a + 2a n + a n1 h&n (1) = v f = n3 tn tn &(1) 6a + 2a h& n = a f = n3 n 2 tn tn (4-35) (4-36) (4-37) Giải phương trình để tìm hệ số a n3 , a n , a n1 , cuối ta có : ⎛ a f t n2 ⎞ ⎜ ⎟t + hn (t ) = δ n − v f t n + ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎛ ⎞ (− 3δ n + 3v f t n − a f t n2 )t + ⎜⎜ 3δ n − 2v f t n + a f2t n ⎟⎟t + qn ⎝ ⎠ (4-38) Với δ n = q r − q n Đoạn quỹ đạo thứ hai mô tả đa thức sau : h2 (t ) = a 23t + a 22 t + a 21t + a 20 (4-39) Theo điều kiện biên điểm đầu quỹ đạo (t=0) ta coù : h2 (0) = a 20 = q1 v1 = h&2 (0) a 21 h& (1) = = t2 t2 t1 (4-30) (4-31) Do vaäy : a 21 = v1t a1 = &(0) 2a &(1) h& h& 22 = = 2 t2 t2 t12 Từ : - 96 - (4-32) (4-33) Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính a 22 = Chương 4: Robot Scorbot a1t 22 (4-34) Với hệ số đa thức h2 (t ) có dạng sau : ⎛ a1t 22 h2 (t ) = a 23 t + ⎜⎜ ⎝ ⎞ ⎟⎟t + (v1t )t + q1 ⎠ (4-35) Với: v1 = at 3δ − 2v − t1 (4-36) a1 = 6δ 6v0 − − 2a t1 t12 (4-37) Thay vào (4.35) điều kiện t=1 ứng với điểm cuối quỹ đạo thứ hai, tức điểm đầu quỹ đạo tiếp theo: h2 (1) = q = a 23 + a1t 22 + v1t + q1 (4-38) Với : 3a + a1t 22 + v1t 3a h&2 (1) = v = 23 = v1 + a1t + 23 t2 t2 t2 &(1) 6a 23 + a1t 22 6a h& a = = = a1 + 223 2 t2 t2 t2 (4-39) (4-40) Các giá trị q , v a phụ thuộc vào a 23 Tương tự đối đoạn ta tính : h3 (1) = q3 = q = v t + a t 32 + a33 3a + a t 32 + v t 3a h&3 (1) = v3 = 33 = v + a t + 33 t3 t3 t3 &(1) 6a33 + a3 t 32 6a h& a = = = a + 233 2 t3 t3 t3 - 97 - (4-41) (4-39) (4-40) Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính ⎛ a t2 h4 (1) = q = a 43 + ⎜⎜ ⎝ Chương 4: Robot Scorbot ⎞ ⎟ + (v3 t ) + q3 ⎟ ⎠ a f tn h&4 (1) 3δ n = − 2v f + t4 tn &(1) − 6δ n 6v f h& a = = + − 2a f tn t 42 t n2 (4-41) (4-42) (4-43) Từ phương trình xác định hệ số a 23 , a33 , a 43 ẩn số - 98 - Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính Kết luận KẾT LUẬN Thí nghiệm tiến hành với nhiều đối tượng với nhiều hình dáng cấu trúc khác nhau, cho thấy hệ thống mô tả chương có khả phân biệt, nhận dạng tốt đối tượng, đối tượng bị xoay phương khác không gian Hệ thống ước lượng xác vị trí phương đối tượng, nên cánh tay máy điều khiển cánh tay máy đến gắp đến vị trí, thực xoay theo trục đối tượng thực gắp thao tác lại Ngoài ra, với thí nghiệm nhận dạng bám theo đối tượng di động đầu gắp cho kết : đầu gắp luôn di chuyển theo vị trí dịch chuyển đối tượng thực xoay cổ tay gắp theo trục xoay ảnh đối tượng Tuy nhiên, hạn chế tốc độ máy tính Robot đòi hỏi phải có thời gian trễ sau câu lệnh điều khiển trực tiếp nên tốc độ xử lý hệ thống nói chung chậm - 107 - Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính Tài liệu tham khảo Emanuele Trucco, Alesssandro Verri Introductory Techniques for 3D-Computer vision Prentice Hall Inc, 1998 Rafael C.Gonzalez Digital Image Processing Addison-Wesley Publishing Company, 1995 William K.Pratt Digital Image Processing A Wiley Interscience Publication, 2001 K.S.Fu, R.C.Gonzalez, C.S.G Lee ROBOTICS Control, Sensing, Vision, and Intelligence McGraw-Hill, 1987 Duc Truong Pham and Liu Xing Neural Networks for identification, prediction and control Springer Verlag London Limited 1995 ACL Advanced Control Language Eshed Robotec, 1999 Lindsay I Smith A tutorial on Principal Component Analysis Internet, 2002 Arjun Sitaram PCA-based Image Compression UCS.edu , 2004 - - 109 - LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên học viên : Nguyễn-Đức-Minh Ngày sinh :09-10-1964 Nơi sinh : Đà-Lạt Địa thường trú : 49 đường 3/2 Đà-Lạt, Lâm Đồng Quá trình đào tạo : Từ 1996-2001 : Học Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh Ngành Điện tử Từ 2002 đến : Học Cao học ngành Điều khiển học kỹ thuật trường Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh Quá trình Công Tác : Từ 1988 đến : có xưởng điện tử riêng số 49-51 đường 3/2 Đà Lạt ... nghiệm môn điều khiển tự động thuộc trường Đại học bách khoa thành phố Hồ Chí Minh - 10 - Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính Chương 2: Thị giác máy tính CHƯƠNG 2: THỊ GIÁC MÁY TÍNH 2.1... hình học, tách biên -7- Điều khiển Robot Scorbot dùng thị giác máy tính Chương : Tổng quan Hình 1-3 Mô hình tổng quát hệ thống điều khiển robot ứng dụng thị giác máy tính ảnh, phân vùng ảnh…... dụng thị giác máy tính việc điều khiển thông minh cánh tay Robot Scorbot tác giả thực phòng thí nghiệm môn Điều Khiển Tự Động Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh -1- Điều khiển Robot Scorbot dùng thị