تعيين موقعيت عملگر نهايي يك ربات موازي چهار درجه آزادي با استفاده از روش بينايي ماشين

Pose determination of a 4Dof parallel robot end effector using machine cision

مكانيسم­ هاي موازي به دليل دقت و سفتي بالاتر نسبت به ربات­هاي سري، كاربردهاي زيادي دارند. تضمين دقت حركتي آن­ها، نيازمند انداز ه­ گيري موقعيت و جهت­ گيري عملگر نهايي ربات و انجام كاليبراسيون سينماتيكي ربات است. از ميان انواع ابزارهاي دقيق اندازه ­گيري، روش بينايي­ ماشين، داراي مزايايي نظير هزينه كم، كاربرد آسان و دقت نسبتاً مناسب است. در اين پژوهش، يك سامانه اندازه­ گيري بر پايه علم بينايي ماشين براي اندازه­ گيري موقعيت و جهت­ گيري سكوي متحرك يك ربات موازي چهار درجه آزادي، در محيط نرم ­افزاري متلب، طراحي شده است. ابزار اندازه ­گيري، يك دوربين استريو مي­باشد. كاليبراسيون دوربين با جعبه­ ابزار متلب انجام شده است. يك هدف مثلثي به­ عنوان ويژگي تصوير در اندازه­ گيري استفاده مي­ شود. با تصويربرداري از موقعي ت­هاي سكو و پردازش تصاوير در سامانه طراحي­ شده در نرم­افزار متلب، ماتريس دوران و بردار جابجايي موقعيت ­ها به دست آمده و موقعيت دقيق عملگر نهايي ربات مشخص مي ­شود. براي بررسي صحت و دقت سامانه اندازه ­گيري پيشنهادي، از روش دقيق متداول ديگري كه در آن، سنجه و ساعت اندازه­ گيري به كار مي­رود نيز استفاده شده است. با توجه به ماهيت روش بينايي ماشين، نتايج حاصل از آن در اين پژوهش از دقت قابل­ قبولي برخوردار بوده و در صورت تقويت سخت­ افزارهاي مورد استفاده، مي­توان به دقت­ هاي بالا نيز دست يافت.

Parallel mechanisms are more utilized, because of their extra precision and stiffness in comparison with serial mechanisms. Measuring position and orientation (pose) of parallel robot end effector and performing kinematic calibration, is a guaranty for, moving precision of these robots. Through different measurement devices, machine vision has advantages such as low cost, simplicity in use and rather appropriate precision. In this research, in order to measure pose of end effector of a 4-DOF (degree of freedom) parallel robot, a vision-based measurement system, is designed and implemented in Matlab software. The laboratory device is a stereo camera. Camera calibration is carried out in Matlab. A triangular shape is used as feature on the robot end effector. By processing the images acquired from pose of end effector, in designed measurement system, rotation matrix and translation vector are obtained and the exact position of the end effector is revealed. For investigating precision and accuracy of proposed measurement system, a conventional measurement method with the help of gauge block and indicator, is used. According to the nature of machine vision, the results achieved in this examination, are acceptable; although better precision can be attained by improving devices used in this research.