Регистрация / Вход
Прислать материал

Программно-технический комплекс управления роботизированным манипулятором с использованием технического зрения

Сведения об участнике
ФИО
Шутков Андрей Аркадьевич
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Информационные технологии и вычислительные системы
Раздел области наук
Информационные технологии
Тема
Программно-технический комплекс управления роботизированным манипулятором с использованием технического зрения
Резюме
В научной работе рассматриваются области знаний робототехники и компьютерного зрения, для создания человеко-машинного интерфейса взаимодействия между роботом и человеком.
Рассматриваются методы и алгоритмы обработки изображений, с целью извлечения из них полезной информации. Рассмотрены базовые инструменты реализации данных методов.
Создана система управления робототехническим манипулятором, в который входят плата управления, приводы и манипулятор. На основе данной системы разрабатывается интерфейс взаимодействия.
Интерфейс основывается на работе обычной клавиатуры, отличие в том, что вместо клавиш, используется любая символьная область, на которую направлена камера.
Ключевые слова
Робототехника; системы управления; компьютерное зрение; человеко-машинный интерфейс;
Цели и задачи
Создание системы управления робототехнического манипулятора с использованием компьютерного зрения, посредством создания уникального человеко-машинного интерфейса взаимодействия.
Введение

Одним из перспективных методов автоматизации с помощью робототехники и компьютерных технологий, на данный момент, является компьютерное (техническое, машинное) зрение. Компьютерное зрение - это техническая дисциплина, изучающая методы и способы создания интеллектуальных систем распознавания и анализа изображений. 

Также в настоящее время все более широкое распространнение получает робототехника, которая используется во многих отраслях промышленности, а также в социальных и бытовых сферах. 

Синтез робототехнических систем и компьютерного зрения является актуальной задачей, которая включает в себя множество областей.

Методы и материалы

Исследование и разработка програмнного обеспечения прототипа проводиться на базе среды разработки и платформы для выполнения программ LabVIEW. Испытание проводились на робототехническом манипуляторе.

При создании системы нами были использованы базовые методы компьютерного зрения и обработки изображения, а именно: гистограммная обработка, бинаризация, фильтрация, выделение контуров, детектирования объектов с помощью метода сравнения с шаблоном. 

Для управления манипулятором используется интерфейс передачи данных UART, а для приведения в движение приводов используется широтно-импульсная модуляция.

Принцип работы: АРМ оператора использует программу, реализованную на платформе LabVIEW,  на которой реализована система управления и интерфейс оператора. Позиционирование манипулятора производится с помощью символьной области, которую захватывает видеокамера, специальныйалгоритм фиксирует наличие 7 клавиш на символьной области, выделяя их красной рамкой. После того как оператор нажмет, а тем самым заслонит, определенную клавишу лампочка загорается и мы получаем логическую единицу. Далее сигнал постпупает в порт передачи данных UART. Микроконтроллерная плата управления считывает данные с порта, обрабатывает их, и в результате обработки посылает управляющие импульсы на соответствующие сервоприводы по ШИМ-выходам. 

 

 

Описание и обсуждение результатов

Текущие результаты работы заключаются в работоспособной системе управления робототехнического манипулятора с использованием человеко-машинного интерфейса взаимодействия, реализованного с помощью алгоритмов компьютерного зрения.

А именно, разработано: программное обеспечение оператора, формирующее управляющие строки-коды от клавиатуры компьютера; программное обеспечение оператора, осуществляющее передачу данных в порт;алгоритмы и программное обеспечение для микроконтроллера, которые осуществляют прием и обработку управляющих строк-кодов; программное обеспечение, осуществляющее фильтрацию данных отправляемых на микроконтроллер; cоздан интерфейс АРМ оператора, для управления роботизированной рукой-манипулятором с помощью компьютерного зрения.

 

Используемые источники
Визильтер Ю.В, Желтов С.Ю., Бондаренко А.В., Ососков М.В., Моржин А.В. Обработка и анализ изображений в задачах машинного зрения: Курс лекций и практических занятий. –М.: «Физматкнига, 2010. -672 стр.; Лукьяница А.А., Шишкин А.Г. Цифровая обработка видео изображений / Лукьяница А.А., Шишкин А.Г. – М.: «Ай-Эс-Эс Пресс», 2009. – 518 с.; Накано Э. Введение в робототехнику: Пер. с япон. – М.: Мир, 1988. – 334 стр., ил.; Юревич Е.И. Основы робототехники. – 2–е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ–Петербург, 2005. – 416 с.: ил.; Шутков А.А., Торгулькин В.В., Карнадуд Е.Н. Детектирование лиц с помощью метода сравнения с шаблоном / Пищевые инновации и биотехнологии: материалы IV Международной научной конференции / под общ. ред. М.П. Кирсанова; ФГБОУ ВО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)». – Кемерово, 2016. – с 258-259.
Information about the project
Surname Name
Shutkov Andrey
Project title
Program-technical complex manipulator control with computer vision
Summary of the project
Creating a robotic manipulator control system with the use of computer vision , through the creation of a unique man-machine interface interaction.
Keywords
Robotics; control systems; computer vision ; man-machine interface;