برنامه ریزی حرکت ربات های بازویی با استفاده از نمونه برداری تصادفی و حسگر کینکت
چکیده
ربات های بازویی وسیله ای مکانیکی هستند که از رابط ها و مفصل های متصل به هم ساخته شده اند و به منظور انجام عملیات های اتوماتیک به کار گرفته می شوند. انجام این عملیات ها به وسیله عمل کننده نهایی ربات صورت می پذیرد و نیازمند برنامه ریزی حرکت است به نحوی که در آن موقعیت و جهت عمل-کننده نهایی ربات در هر نقطه از مسیر مشخص گردیده باشد. برنامه ریزی حرکت ربات بازویی به صورت یافتن مسیری بین دو نقطه شروع و هدف به شکلی که مسیر مذکور عاری از برخورد با موانع در محیط و یا برخورد لینک های ربات با یکدیگر باشد، تعریف می گردد. این مساله در شرایطی که درجات آزادی ربات بالا باشد، پیچیده خواهد بود. با این حال، بسیاری از وظایف ربات ها همچون بسته بندی تولیدات و یا کارهای پیچیده تری همچون جوشکاری و رنگزنی و یا جراحی پزشکی، توسط بازوهای مکانیکی صورت می پذیرد. در این تحقیق رویکرد مبتنی بر نقشه مسیر احتمالی سست به منظور برنامه ریزی حرکت ربات بازویی rv-e3j توسعه داده شده است به طوری که ربات وظیفه دارد تعدادی از اشیاء متمایز و پراکنده در فضای کاری خود را به نقطه هدف آنها انتقال دهد. اشیاء و موانع موجود در فضای کاری ربات با استفاده از بینایی ماشین و توسط حسگر کینکت (kinect) مایکروسافت شناسایی می گردند و اطلاعات مربوط به موقعیت و جهت آن ها در قالب ورودی الگوریتم نقشه مسیر احتمالی مورد استفاده قرار می گیرند. سپس، الگوریتم مذکور در جهت ارائه مسیر عاری از برخورد بین موقعیت فعلی و هدف هر یک از اشیاء به کار گرفته می شود به نحوی که در طول مسیر خودبرخوردی و یا برخورد ربات با موانع وجود نداشته باشد. مسیر مورد نظر به وسیله یک واسط نرم افراری در اختیار کنترلر ربات قرار می گیرد و بدین طریق دستور جابجایی اشیاء در مسیر مشخص شده صادر می گردد. استفاده از کینکت به عنوان یک حسگر بینایی، شرایط بسته شدن حلقه جابجایی مکرر اشیاء را ممکن می سازد و در نتیجه اطمینان از جابجایی بدون برخورد و قرارگیری کلیه اشیاء در نقطه هدف حاصل می گردد. نتایج شبیه سازی برتری سرعت محاسباتی الگوریتم توسعه داده شده در مقایسه با الگوریتم های نمونه برداری تصادفی موجود در ادبیات را بیان می-دارد. همچنین، پیاده سازی عملی نتایج بر روی ربات بازویی rv-e3j اعتبار نتایج حاصل از به کارگیری الگوریتم پیشنهادی را به اثبات می رساند.