Введение
Фундаментальной задачей для систем технического зрения является визуальная обработка данных, цель которых является дальнейшее принятие решений в области управления любыми автономными роботехническими комплексами.
При высокой динамике изменения условий окружающей среды имеет смысл внедрение данных автономных систем для выполнения ряда трудоемких работ, опасных для жизни человека, таких как разминирование, ремонт трубопроводов, мониторинг в агрессивных средах, автоматизация технологических процессов на производстве.
Внедрение робототехнических систем приводит к улучшению экономических показателей промышленного производства за счет скорости и качества автоматических операций, непрерывного мониторинга, повышающего эффективность и надежность системы управления, отсутствие переутомления, присущая человеку.
Семьдесят процентов информации человек усваивает через зрительную систему, из чего можно сделать вывод о её огромной значимости при взаимодействии с внешней средой. При рассмотрении иных методов анализа окружающей среды зрение наиболее универсально и имеет влияние на интеллект. Следовательно, у системы, претендующей на автономное поведение, обязательно должен быть орган технического зрения.
В работе будет рассмотрено очувствление роботизированного макета надводного судна (далее - Корабль), а также манипулятора Kawasaki. На первый взгляд данные задачи не имеют общих черт, но как ранее уже говорилась система технического зрения — это универсальный способ очувствления системы.
В настоящий момент, определение координат реального надводного судна в открытом водном пространстве производиться с помощью системы GPS/Глонасс. Но работа данного метода в составе робототехнического комплекса невозможно в силу ряда причин:
Погрешность определения координат больше, чем размеры макета.
В помещении данная погрешность возрастает ещё больше, либо система перестаёт функционировать.
Отсутствие возможности определения ориентации в пространстве без применения сторонних систем.
Исходя из данных ограничений, можно сделать вывод, что система технического зрения идеально подходит для данной задачи. Ранее уже был реализован алгоритм определения координат корабля, но его показатели были низкие для плавной работы системы. Количество кадров в секунду составляло: 4, а разрешение изображения было: 320х240. Исходя из этого можно поставить следующие задачи: увеличение скорости обработки изображения, увеличение разрешения изображения, способность определять угол поворота корабля и его центр.
Для подтверждения универсальности системы технического зрения было предложено адаптировать данную систему и под задачи, связанные с манипулятором Kawasaki. Данный манипулятор будет производить захват одного из объектов, отличающийся по определённому признаку, при помощи механизированной руки. При захвате объекта необходимо знать: какой из объектов мы будем захватывать, его ориентацию в пространстве и то где относительно центра камеры находиться центр данного объекта. Эта информация поможет нам произвести захват при помощи манипулятора. Так же надо разработать алгоритм, который сможет работать на устройстве в режиме, приближенным к реальному времени.
Целью данной работы является разработка системы технического зрения, подходящей как робота манипулятора, так и для управление роботизированным макетом судна. Выходными данными системы технического зрения является вектор числовых параметров, передаваемый по интерфейсу Ethernet или Wi-Fi, содержащий следующие данные:
Координаты центра наблюдаемого объекта
Ориентация в пространстве наблюдаемого объекта
Расстояние от захвата до объекта для манипулятора Kawasaki
Количество отсылаемых пакетов должно составлять не менее 24 пакетов в секунду.