۱۴۴۱۹پ
per
طراحی و پیاده سازی سیستم کنترل کننده‌ی بلادرنگ ربات دو درجه آزادی با حرکت چشم
T
/مرتضی نورمند
: مهندسی فناوریهای نوین
، ۱۳۹۴
چاپی
کارشناسی ارشد
مهندسی فناوریهای نوین
۱۳۹۰/۰۶/۲۰
تبریز
دراین پایان‌صنامه یک الگوریتم ترکیبی بر مبنای کنترل اشتراکی سیگنال‌صهای چشمی الکتروآکیولوگرافی، پردازش صدا و تصویر به‌صمنظور کنترل بلادرنگ سیستم رباتیکی بازوی صنعتی متحرک و یا یک ربات پرستار ارائه شد و نتایج آن بر روی یک ربات دو درجه‌ص آزادی پیاده‌صسازی گردید .پردازش سیگنال‌صهای الکتروآکیولوگرام توسط حد آستانه انجام شد .برای این کار دو مرحله آزمون سیگنال‌صگیری انجام شد که در هر آزمایش ۵۰ نمونه سیگنال چشمی) با فرض حرکات ارادی چشم (از ۵ حرکت چشمی نگاه به بالا، پایین، چپ، راست و چشمک مورد بررسی قرار گرفت سپس با بررسی ۲۰ نمونه‌صی تستی) ترکیب سیگنال‌صهای حرکات مختلف چشم (دقتی در حدود ۷۵ بدست آمد .بازه‌صی فیلتر کردن سیگنال‌صها با آزمودن بازه‌صهای مختلف ناحیه‌صی عبور، قطع و ضرایب تضعیف مختلف) نسبت به ویژگی سیگنال‌صهای الکتروآکیولوگرام۵/۰ -) ۳۵هرتز برآورد شد .با پردازش بلادرنگ این سیگنال‌صها، به-طور متوسط ۱۶ میلی‌صثانیه زمان لازم بود که چهار حرکت چشمی) نگاه به بالا، پایین، چپ و راست (در دو کانال متفاوت شناسایی شوند .شناسایی حرکت چشمک به‌صدلیل هم‌صکانال بودن و شبیه بودن شکل سیگنال با سیگنال نگاه به بالا، به مرحله‌صی اضافی احتیاج داشته که ۸۰ میلی‌صثانیه طول می‌صکشد .الگوریتم مورد استفاده در پردازش تصویر، الگوریتم تشخیص رنگ بوده که توانست ۳ رنگ قرمز، سبز و آبی را شناسایی کند .این الگوریتم، ساده و بلادرنگ اجرا شده و در محیطی با نور مناسب، تصویر خاکستری جسم مورد نظر را که از به‌صهم پیوستن بیش از ۱۰۰۰۰ پیکسل تشکیل شده است، توسط حد آستانه‌صی ۳/۰ با موفقیت تشخیص می‌صدهد .پردازش صدا با الگوریتمی حاصل از همپوشانی حوزه‌صی فرکانسی کلمه‌صی مورد نظر با حوزه‌صی فرکانسی کلمات مرجع انجام شد .این الگوریتم عملکردی ساده و بلادرنگ داشته و در ۱۰ داده‌صصی آزمایشی برای هرکلمه از کلمات" وان"،" تو"،" تری"،" گرب "و" لوز"، به ترتیب با دقتی معادل ۱۰۰ ، ۷۰ ، ۱۰۰ ، ۱۰۰ و ۸۰ ، کلمات مورد نظر را تشخیص داد .در آخر ۴ معماری مختلف برای ترکیب سیگنال‌صهای چشمی و پردازش تصویر و صدا طراحی شد این الگوریتم‌صها در نرم‌صافزار متلب شبیه‌صسازی شده و عملکردی بلادرنگ داشتند .یک نمونه از این الگوریتم‌صها بر روی یک ربات دو درجه آزادی مورد آزمایش قرار گرفت و نتایج آزمون انجام شده نشان داد که سرعت مناسب محرکه‌صها در سیستم کنترل اشتراکی برای پردازش تصویر بلادرنگ، برای محرکه‌صی افقی سرعت زاویه‌صای ۱۸ درجه در ثانیه و برای محرکه‌صی عمودی سرعت خطی ۵/۱ سانتی‌صمتر در ثانیه، می‌صباشد .هنگام تشخیص تصویر جسم، ربات پنجه‌صی خود را در مدت زمان ۱ تا ۸ ثانیه با مرکز تصویر تنظیم کرد
In this thesis an algorithm based on multimodal control system of electrooculography, image processing and speech recognition for real time controlling of a robotic system like mobile maipulator or a nurse robot is presented and its results are applied in a two degrees of freedom robotic manipulator. Electrooculogram signal processing is done by thresholds. Two different signal acquition procedures are done, in that for each procedure, 50 data of eye movements signal (by voluntary eye movements assumption) for looking up, down, left, right and blink are cosidered; then by execution of 20 test data (combination of eye movement signals) 75 accuracy is attained. Signal filtering range is obtained in the frequency range of 0.5-35 Hz with attenuation coefficient of 10 by examination of different frequency ranges in pass band and stop band and also different attenuation coefficients (corresponding to electrooculogram features). By real time processing of these signals, the time of 4 eye movements (up, down, left and right) identification in two different channels is about 16 ms. Blink analysis needs one more step because of the same acquisition channel and same signal shape with the up movement that This step processing time needs 80 ms. The image processing algorithm is color recognition that can detect three colors as red, green and blue. This algorithm is operated simple and real time and in the environment with sufficiet light, detects successfully the gray scaled image that is combined of more than 10000 pixels, through the threshod of 0.3. voice recognition is done by an algorithm based on the words frequency domain correlation with the reference words frequency domains. This algorithm has simple procedure and real time operation that by 10 exercises data for each word of one, two, three, grab and loose, the algorithm reaches to the accuracy of 100 , 70 , 100 , 100 and 80 respectively. At last 4 different architectures of multimodal control system including: electrooculogram, image processing and speech processing are designed and simulated in Matlab software that all work in real time. One of these architectures are applied in a 2 degrees of freedom robotic system. This test shows, in order of real time multimodal system operation by image processing and EOG, proper angular velocity for horizontal actuator is 18 degrees per second and linear velocity of 1.5 cm per second for vertical actuator is needed. When the objects image is detected, the robot adjusts its gripper with the center of object in the time interval of 1-8 second
T
نورمند، مرتضی
عظیمی راد، وحید، استاد راهنما
ذاکری، منیژه، استادراهنما
کوهستانی، بهروز، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
