洗碗机器人.doc

在本文中,我们提出一个新方法基于主动摸索捡菜。尽管一只鸟眼睛的观点是常用的识别盘子,这个方法往往会产生错误的大阻塞多种感觉的机械手可用于厨房环境调查和掌握菜肴放置接近另一个。虽然感应是一种有效的方法,它是很困难的认识到这个方法,因为全球菜位置的测量。为了解决这个困难,我们建议学习几何信息传感方法菜通过跟踪他们的表面。我们证明了一个机器人可以选择三种类型的菜肴的基础上这个活动吗摸索策略进行一个实验。我的介绍在本文中,我们提出一个新方法菜肴的基础上积极的摸索。机器人用在厨房需要处理菜而不破坏它们吗即使菜肴放置接近对方。在一个复杂的环境,很难计划的所有行动所需的任务提前认识到整个环境正确。在这样的环境中,我们认为机器人可以有效地在接下来的工作的方式。首先机器人大致制定一个策略完成一个任务。其次,通过感应每道菜分别在该战略的实施, 机器人完成任务效率我们提出一个策略来完成的任务捡菜,积极获取几何使用各种信息,这些信息获得传感器嵌入在一个机器人的手。此外,我们建议摸索方法获得几何信息跟踪表面的菜肴。我们证明了有效性我们的厨房帮助机器人在挑选三种类型菜的基础上,积极摸索策略。近年来,许多研究已经进行了在机器人视觉识别对象操纵。对象可以被匹配通过摄像机与相应的图片几何模型1。当几何模型可用,可以重建物体的形状使用许多图像从不同角度获得2。在复杂环境中包含许多对象,它很难认识到正确的对象因为重叠的对象。许多研究也一直在进行机器人双手被嵌入的传感器。井上使用机械手搜索块通过移动机械手一个预定义的跟踪和检测使用触摸接触传感器3。川等人重建物体的形状通过移动机器人的手在一个方向一个预定义的网格和检测用传感器接触, 可识别的位置和方向接触认识到Nagata等人提出了一个方法物体的表面细节使用免费的手指多点机械手5。意识到捡菜的任务在一个厨房环境,机器人需要检测一道菜,搜索适用于把握的部分,抓紧时间避免其他菜肴。有些菜是轻量级和他们可以轻松地移动。在下一节中,我们提出战略实现上述任务。二世。积极的摸索捡菜机器人被用于厨房必须能够处理堆叠和紧密放置菜肴,如图1所示。然而,很难识别的安排所有的菜。无花果。人类可以精确调整的估计一盘的位置通过触摸它,即使这道菜略估计位置。人类可以还发现适合的菜的一部分把握。而且人类可以认识到堆叠菜被检测个人的速度可分的菜肴。因此,它对机器人有能力很重要积极意义的盘子。因此,我们提出了战略机器人捡菜使用积极的感应如下。1。检测对象因为好的感应不是有效的在一个大的环境,有必要检测对象现在提前在环境中。一个方法是将手和记忆接触和距离信息。另一个方法是估计的位置有关。视觉传感适用于广泛的测量。2。缩小可能的对象区域利用先前获得的信息,机器人检查是否存在于一个特定的对象区域或不是。然后,他们大致轮廓跟踪的对象。3。搜索适合把握的部分机器人获得几何信息表面和边缘跟踪的概述了区域。然后,他们识别的部分适用于把握和计划的运动吗接近和把握。边缘和大幅曲面是把握候选人。4。掌握通过调整计划机器人实现把握对象时调整计划应对运动从对象的反应。如果他们不能理解, 他们确定把握的另一部分迄今为止获得的基础信息。5。把握坚定即使他们成功把握对象,他们经常把它当取消它。因此,他们需要检查他们是否已经掌握了如果需要对象,和部分。对于这种策略,我们认为以下三个措施是很重要的。首先,我们应该提高机械手嵌入式各种传感器。为了获得大量的信息机械手,应该有很多敏感和强大的传感器,分布广泛。然而, 质量和影响机器人操作空间限制。我们描述硬件设计收拾盘子第三章积极摸索。其次,机器人需要微量的表面和边缘开始在这个地从获得的信息传感器围住的机械手是本地的, 机器人需要移动手收购全球信息。然后,分别为检测对象,跟踪他们的大纲是必要的。在第四节,我们描述和通过使用几个距离演示跟踪方法传感器。第三,我们应该意识到控制移动的手对象之间轻轻地在触摸它们。是很困难的预先期待机器人的手臂或手接触对象和环境。因此,机器人需要只有避免碰撞,还一个对象没有感觉移动其他对象太多了。我们会处理这个在未来的需求。在本研究中,我们使用一个6 -轴力传感器安装在机器人手腕来检测接触。接触检测是用于实验第五节。三世。为活跃的多种感觉的机械手摸索为了实现上捡菜的任务战略的基础上,在第二部分描述, 硬件设计需要通过手账户活跃的感觉。机械手的一个图像传感器在图2。手是专为检测、跟踪和操作三种典型的菜:一碗米饭, 平坦的盘子,和玻璃。如果数量的自由度很大,不仅和手的维护变得困难生产成本增加,而且控制系统变得复杂。因此,设计夹具类型,它有一个自由度。手腕上的六轴力传感器安装测量总力应用于手。自机器人可以检测和手之间的联系环境在所有的方向,我们可以减少限制手姿态检测时, 跟踪和处理菜。使用这种传感器机器人还可以检测对象和之间的联系环境。我们将硅我们在掌握词缀硅橡胶方面的经验增加接触面积和摩擦力。我们挂载两个硬件力传感器的根源拇指等测量控制的力量。测宽的控制力量是不可或缺的改变的把握方式菜根据他们的形状和空间关系手和雅典之间的菜。我们附上五红外接近传感器来把握棕榈。使用这些传感器、机器人可以调整棕榈和表面之间的距离对象在几个点。因为菜甚至容易移动当一个很小的作用力,它是有效的机器人使用接近传感器来测量距离没有接触。我们描述一个摸索的方法使用接近传感器的第四节里,理解的一面手掌被一个丙烯酸覆盖板,红外线接近传感器发出的不中断。压克力板端分为两个部分的指尖和拇指的根源。四个压力传感器嵌入在每个部分。机器人能估计位置的应用分布的压力。因为它是难以衡量只使用的绝对距离接近传感器, 与这些触觉传感器使用它们是很重要的。压克力板稍微超越了指尖和作为一个指甲。它可以插入一个狭窄空间,如叠盘之间的空间当一个很小的作用力,它是有效的机器人使用接近传感器来测量距离没有接触。我们描述一个摸索的方法使用接近传感器的第四节里,理解的一面手掌被一个丙烯酸覆盖板,红外线接近传感器发出的不中断。压克力板端分为两个部分的指尖和拇指的根源。四个压力传感器嵌入在每个部分。机器人能估计位置的应用分布的压力。因为它是难以衡量只使用的绝对距离接近传感器, 与这些触觉传感器使用它们是很重要的。压克力板稍微超越了指尖和作为一个指甲。它可以插入一个狭窄空间,如叠盘之间的空间四、跟踪表面的菜肴跟踪是一个运动机器人移动他们的手调整表面的物体表面被注意到的。通过这种方法,机器人可以移动手没有丢失一个对象和获得几何信息的本地路径tac的机器人的手。答:跟踪和接近传感器表面1)基本观点:使用近距离传感器位于同一平面机器人可以跟踪通过移动它的手,同时保持了信号强度。跟踪基本上是进行如下。1)传感器平面和阴沉的正常一盘表面, 2)调整传感器和之间的距离菜, 3)移动手平行于飞机的传感器。第一步是由移动的传感器是谁的信号强度弱,即。,这是远离菜,在地表附近。第二步是进行通过记忆和信号强度在某些时刻移动的手,现在的信号强度记住了信号强度的方法。第三步由移动的手,这是独立的吗其他的两个步骤。通过运载这些三个步骤顺序,机器人实现跟踪的一碗米饭,如图4所示。2)计算目标速度:我们现在计算手的速度对应这三种步骤。让距离传感器是n .他们的数量分布在同一平面的表面正常吗由n。让pi的位置传感器, si是传感器的信号强度(i = 1、2N)。我们可以计算pi的平衡中心,这是由pC和si的平衡中心, 由巴黎圣日尔曼表示,如下所示。pC = Ni=1 piNpSG = Ni=1 sipiNi=1 si接下来,我们定义的目标信号强度starget 手之间保持一定的距离对象使用时信号强度测量开始跟踪行动。然后,如果我们解决目标速度vtrace的改进平行平面的传感器,我们可以计算目标速度vC和目标角跟踪速度C,下面的公式。千伏和k系数是常数。如果正常的传感器飞机n是平衡的的表面正常的菜,si是理想的平衡在pC和巴黎圣日耳曼等于电脑。否则巴黎圣日耳曼在一个方向接近的点盘的表面。因此,我们可以计算C 这种方式鉴于手的速度,我们可以计算关节的机器人逆运动学的速度。自在平面内旋转正常n是不受限制,我们可以使用,自由度冗余。的方式使用冗余描述6。获得的信息跟踪通过跟踪表面的菜肴,机器人可以获得不同部分的几何信息扫描的接近传感器。理想情况下,当机器人表面痕迹,中心平衡传感器位置电脑维护的某些表面的距离和正常的n 保持在同一方向为正常表面。因此,一组面向点,包括电脑和n提供信息,可用于估计当地的菜肴的几何。Henceforce,我们参考这组作为一个轨道。此外,机器人可以通过跟踪检测边缘。当一个接近传感器接近时的优势跟踪、传感器的信号强度大幅降低。然后,机器人试图平衡信号强度和带传感器的信号强度减少了, 这道菜。因此,我们可以检测的边缘监控大改变正常的n。Edeges出现作为一个大曲率的轨迹跟踪。c的应用跟踪1)获取表面玻璃信息:微型计算机体积很小显示了机器人跟踪的垂直玻璃和水平。机器人执行有效跟踪在两个方向上图7显示了跟踪获得使用3 d模型查看器。在这个图中,手模型显示后者锥表示姿态归位,更不透明面向10点沿轨道。顶点和每个锥方向显示的位置和方向面向每一个点。在垂直轨道跟踪方向表明圆表面,追踪水平方向显示平面,那么,我们可以假设对象有一个圆柱形状。2)检测边缘的饭碗:图7显示了机器人纵向追踪的一堆四米碗和检测边缘的饭碗。Fig.8 展示了跟踪与图7相同的方法得到的。在乞讨,机器人将减少差距的飞机接近传感器和两边的饭碗。在这之后,机器人两侧痕迹向上的方向。因为接近传感器指出向下边缘附近,我们可以检测边缘最高的饭碗通过监测大的变化正常的n。机器人成功检测到的边缘四个不断叠加的饭碗。Fig.9显示了最后阶段每一个审判。不管数量的饭碗, 手停止顶碗的边缘附近。通过这种方法,机器人能够拿起饭碗从顶部开始,如Fig.10所示诉处理菜的实验进行的一项实验中所使用的机器人从托盘上接三种类型的菜肴和地点在洗碟机Fig.11显示机器人的图像在运动实验。这个实验是进行了如下。1)的初始检测菜肴使用完成相机连接到一个框架在托盘。2)通过移动机器人的方法的一个碗手水平对检测到的位置使用六轴和检测接触这道菜力传感器。3)机械手的位置和姿势把握的基础上确定曲率, 通过跟踪的是哪个盘使用接近传感器。4)机器人调整抓取位置通过检查接触盘和盘的顶部使用六轴力传感器。5)gr的机器人调整力传感器。6)机器人调整位置释放这道菜后检测和盘之间的联系洗碟机使用六轴力传感器。自的饭碗和玻璃不同的曲率,选择不同的抓取动作。在平坦的盘子,跟踪不适用,因为的位置接近传感器。可能在一个简单的ineffetive传感方法环境。然而,在案件的菜肴不同的大小和位置接近彼