최근 하드웨어의 발전으로 데이터 처리 속도가 기하급수적으로 빨라짐에 따라 영상처리 기술이 급속도로 발전하고 있다. 이와 동시에 카메라 영상을 활용한 로봇과 무인 시스템의 연구 개발 또한 빠르게 이루어지고 있으며 실제적 한계에 부딪혀 검증되지 못했던 기존의 많은 이론들이 검증되어가고 있다. 본 기술논문에서는 카메라 영상을 이용한 로봇 제어 기술, 즉 비주얼 서보잉(visual servoing) 기술에 대하여 소개하고 앞으로의 기술 발전 방향에 대하며 고찰한다.
Autonomous underwater vehicles (AUVs) are unmanned, underwater vessels that are used to investigate sea environments in the study of oceanography. Docking systems are required to increase the capability of the AUVs, to recharge the batteries, and to transmit data in real time for specific underwater works, such as repented jobs at sea bed. This paper presents a visual :em control system used to dock an AUV into an underwater station. A camera mounted at the now center of the AUV is used to guide the AUV into dock. To create the visual servo control system, this paper derives an optical flow model of a camera, where the projected motions of the image plane are described with the rotational and translational velocities of the AUV. This paper combines the optical flow equation of the camera with the AUVs equation of motion, and deriver a state equation for the visual servo AUV. Further, this paper proposes a discrete-time MIMO controller, minimizing a cost function. The control inputs of the AUV are automatically generated with the projected target position on the CCD plane of the camera and with the AUVs motion. To demonstrate the effectiveness of the modeling and the control law of the visual servo AUV simulations on docking the AUV to a target station are performed with the 6-dof nonlinear equations of REMUS AUV and a CCD camera.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.21
no.1
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pp.62-72
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1997
High flexibility and productivity using industrial robots are being achieved in manufacturing lines with off-line robot programmings. A good off-line programming system should have functions of robot modelling, trajectory planning, graphical teach-in, kinematic and dynamic simulations. Simulated results, however, can hardly be applied to on-line tasks until any calibration procedure is accompained. This paper proposes a visual calibration scheme in order to provide a calibration tool for our own off-line programming system of SCARA robots. The suggested scheme is based on the position-based visual servoings, and the perspective projection. The scheme requires only one camera as it uses saved kinematic data for three-dimensional visual calibration. Predicted images are generated and then compared with camera images for updating positions and orientations of objects. The scheme is simple and effective enough to be used in real time robot programming.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.17
no.3
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pp.136-144
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2014
This paper proposes a new approach to the designed of visual feedback control system based on visual servoing method. The main focus of this paper is presents how it is effective to use many features for improving the accuracy of the visual feedback control of industrial articulated robot for assembling and inspection of parts. Some rank conditions, which relate the image Jacobian, and the control performance are derived. It is also proven that the accuracy is improved by increasing the number of features. The effectiveness of redundant features is verified by the real time experiments on a SCARA type robot(FARA) made in samsung electronics company.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2004.10a
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pp.1087-1090
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2004
stereo vision system is applied to a mobile manipulator for effective tasks. The robot can recognize a target and compute the position of the target using a stereo vision system. In this paper we persent a visual approach to the problem of object grasping. First we propose object recognization method which can find the object position and pose using feature points. A robot recognizes the feature point to Object. So a number of feature point is the more, the better, but if it is overly many, the robot have to process many data, it makes real-time image processing ability weakly. In other to avoid this problem, the robot selects only two point and recognize the object by line made by two points. Second we propose trajectory planing of the robot manipulator. Using grometry of between object and gripper, robot can find a goal point to translate the robot manipulator, and then it can grip the object successfully.
This paper presents a method, Exposure Controlled Temporal Filtering (ECF), applied to visual motion tracking, that can cancel the temporal aliasing of periodic vibrations of cameras and fluctuations in illumination through the control of exposure time. We first present a theoretical analysis of the exposure induced image time integration process and how it samples sensor impingent light that is periodically fluctuating. Based on this analysis we develop a simple method to cancel high frequency vibrations that are temporally aliased onto sampled image sequences and thus to subsequent motion tracking measurements. Simulations and experiments using the 'Center of Gravity' and Normalized Cross-Correlation motion tracking methods were performed on a microscopic motion tracking system to validate the analytical predictions.
This paper describes a control scheme for a robot manipulator system which uses visual information to position and orientate the end-effector. In this scheme, the position and orientation of the target workpiece with respect to the base frame of the robot are assumed to be unknown, but the desired relative position and orientation of the end-effector to the target workpiece are given in advance. The control scheme directly integrates visual data into the servoing process without subdividing the process into determination of the position and orientation of the workpiece and inverse kinematics calculation. A neural network system is used for determining the change in joint angles required in order to achieve the desired position and orientation. The proposed system can be control the robot so that it approach the desired position and orientation from arbitrary initial ones. Simulation for the robot manipulator with six degrees of freedom will be done. The validity and the effectiveness of the proposed control scheme will be verified by computer simulations.
Jie Min Seok;Lee Young Chan;Kim Chin Su;Lee Kang Woong
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.43
no.1
s.307
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pp.13-20
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2006
In this paper, we propose a motion control scheme of robot manipulators based on visual feedback under camera-in-hand configuration. The desired joint velocity and acceleration for motion control is made by the feature-based visual data in the outer loop. The control input for tracking feature points on the image plane uses robot kinematics dynamic. The proposed control input consists of the image feature and the joint velocity error to achieve robustness to the parametric uncertainty. The stability of the closed-loop system is proved by Lyapunov approach. Computer simulations and experiments on a two degree of freedom manipulator with 5 links are presented to illustrate the performance of proposed control system.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.17
no.7
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pp.685-696
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2011
An efficient laparoscope manipulator robot was designed to automatically control the position of laparoscope via a passive joint on end-effector position. The end position of the manipulator is controlled to have corresponding velocity defined in the global coordinate space using laparoscopic visual information. Desired spatial position of laparoscope was derived from detected positions of surgical instrument tips, then the clinical viewing plane was moved by visual servoing task. The laparoscope manipulator is advantageous for automatically maintaining clinically important views in the laparoscopic image without any additional operator. A laparoscope is mounted to a holder which is linked to four degree of freedom manipulator via universal joint-type passive rings connection. No change in the design of laparoscope or manipulator is necessary for its application to surgery assistant robot system. Expanded working space and surgical efficiency were accomplished by implementing slant linking structure between laparoscope and manipulator. To ensure reliable positioning accuracy and controllability, the motion of laparoscope in an abdominal space through trocar was inspected using geometrical analysis. A designed laparoscope manipulating robot system can be easily set up and controlled in an operation room since it has a few subsidiary devices such as a laparoscope light source regulator, a control PC, and a power supply.
In highly informative, perception-rich environments that we call Omniscient Spaces, robots interact with physical objects which in turn afford robots the information showing how the objects should be manipulated. Object manipulation is commonly believed one of the most basic tasks in robot applications. However, no approaches including visual servoing seem satisfactory in unstructured environments such as our everyday life. Thus, in Omniscient Spaces, the features of the environments embed themselves in every entity, allowing robots to easily identify and manipulate unknown objects. To achieve this end, we propose a new paradigm of the interaction through Radio Frequency Identification (RFID). The aim of this paper is to learn about RFID and investigate how it works in object manipulation. Specifically, as an innovative trial for autonomous, real-time manipulation, a likely mobile robot equipped with an RFID system is developed. Details on the experiments are described together with some preliminary results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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