Εκπαίδευση Οπτικά Καθοδηγούμενης Ρομποτικής Λαβής Μέσω Πρωτογενών Χαρακτηριστικών Σχήματος: Εφαρμογή Στο Ανθρωπόμορφο Ρομπότ Ναο

Abstract

Κύριος σκοπός της επιστήμης της Ρομποτικής είναι η παροχή βοήθειας στον άνθρωπο από ειδικά σχεδιασμένες για τον σκοπό αυτό, μηχανές. Ένα ρομπότ πρέπει να είναι σχεδιασμένο έτσι ώστε να αλληλεπιδρά με το περιβάλλον του, να χειρίζεται αντικείμενα με επιδεξιότητα και να μπορεί να τα χρησιμοποιήσει για την επίτευξη της εκάστοτε εργασίας . Το βασικό πεδίο μελέτης της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι ο σχεδιασμός αλγορίθμου εκπαίδευσης ρομποτικού συστήματος με χρήση οπτικών χαρακτηριστικών, με σκοπό την εύρεση κατάλληλων σημείων επάνω σε ένα καθημερινό αντικείμενο με βάση τα οποία το ρομπότ μπορεί να εξάγει τις τελικές επιτρεπτές λαβές για την χρήση του. Η εκπαίδευση είναι επιβλεπόμενη, δηλαδή παρέχοντας στο ρομπότ κάποια πρωταρχικά σχήματα με γνωστά επιλεγμένα σημεία λαβής, αυτό αναπτύσσει την ικανότητα γενίκευσης για άγνωστα, πιο πολύπλοκα σχήματα.Η διπλωματική εργασία αποτελείται από την θεωρητική παρουσίαση της μεθόδου και την πειραματική εκτέλεσή της. Κατά την θεωρητική παρουσίαση αναφέρεται αναλυτικά η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε για κάθε φάση στην υλοποίηση του συστήματος. Αυτές επιγραμματικά είναι η βαθμονόμηση κάμερας, η εξαγωγή οπτικού βάθους με τεχνικές τρισδιάστατης όρασης, η εξαγωγή του διανύσματος εκπαίδευσης με γεωμετρικές τεχνικές, η περιγραφή του νευρωνικού δικτύου που χρησιμοποιήθηκε για την εκπαίδευση και η επίλυση του ανάστροφου κινηματικού προβλήματος του δεξιού βραχίονα του ρομπότ. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην εξαγωγή του περιγραφέα για την εκπαίδευση και στα αποτελέσματα που επιτυγχάνει. Το πειραματικό μέρος περιλαμβάνει την εφαρμογή του συστήματος αναγνώρισης στο ανθρωποειδές ρομπότ ΝΑΟ. Με χρήση μικρών, καθημερινών αντικειμένων δοκιμάζεται η ευστοχία και η αποτελεσματικότητα του αλγορίθμου, ενώ δείχνεται ένας βασικός τρόπος εφαρμογής του. Τέλος, παρουσιάζονται συμπεράσματα ενώ υποδεικνύονται πιθανές βελτιώσεις και μελλοντικές επεκτάσεις του αλγορίθμου.