Akıllı yöntemlerle nesne tanınması ve robot kolu kontrolü

Otomasyon, insanlar için tarihi çok eskiye dayanan bir çalışma konusudur ve her zaman ilgi çekmiştir. Otomasyonla ilgili çalışma alanlarından birisi de, robotlar ve uygulamalarıdır. Çeşitli görevleri yapmak için robotların uzuvlarının hareket ettiği düşünülürse, bu görevlerin yerine getirilmesinde çevresel verilerin toplanması ve bunların dikkate alınması önem kazanır. Bu verilerin toplanması için kamera gibi görsel algılayıcılar, sıklıkla kullanılmaktadır. İnsanlar için üç boyutlu algılamayı sağlayan stereo görme olayı, birden fazla kamera kullanarak bilgisayar görmesi için de oluşturulabilir. Böylece, stereo görme sisteminin bakış açısında bulunan sahnenin derinlik bilgileri de belirlenebilir. Bu derinlik bilgilerinin robot otomasyonlarında kullanılmasıyla; robotların nesneleri tanıması, alması ve belirli bir yere götürmesi ya da belirli bir iş için eklenen araçlarla çeşitli işleri yapması mümkün olur.Bu tezde, nesnelerin görüntü içerisindeki yerine, oryantasyonuna ve görünen büyüklüğüne bağlı kalmadan tanınması ve belirli bir referans noktaya göre uzaklığının bulunması amaçlanmıştır. Bu amaca yönelik olarak da tezin kapsamı içerisinde bir deneysel düzenek oluşturulmuştur. Bu deneysel düzenekte aktif bir kamera sistemi, nesnelerin özelliklerinin çıkarılmasında kullanılan Zernike moment metodu algoritması, bu özeliklerin kullanılarak nesnelerin tanınmasını sağlayan bir Yapay Sinir Ağı (YSA) algoritması, tanınan nesnelerin yerlerini bulmada kullanılan bir stereo görme algoritması ile bir robot kolu ve kontrolör ünitesi kullanılmıştır. Ayrıca robot kolunun ilk üç eklemine ait açıları bulmada üç tane YSA kullanılmıştır. Robot kolunun eklem hareketlerini sağlayan elektrik motorlarının kontrolünün adaptif olarak yapılması, eklemlerin istenen pozisyonlara hızlı ve doğru bir şekilde ulaşması açısından önemlidir. Deneysel düzenekte kullanılan klasik PID kontrolörün performansıyla karşılaştırmak için, robot kolunun taban eklemini hareket ettiren elektrik motorunun Bulanık Mantık (BM) denetleyicisiyle kontrolünün benzetimi yapılmıştır.Bu sistem içerisinde gerekli algoritmaları hızlı bir şekilde gerçekleştirecek DSP-FPGA gömülü kartı kullanılmıştır. Bu kart normal koşullar altında bir video görüntü işlemci kartı olarak tasarlanmıştır. Fakat çeşitli çalışmalar ve hazırlanan devrelerin sayesinde, stereo görüntü işleme ve robot kolu için gerekli bilgileri gönderme işlemlerini yapabilme özelliği kazandırılmıştır.Bu tez çalışmasının sonucunun farklı uygulamalarda kullanılması umulmaktadır. Çünkü bu sistem, nesne tanımayı, stereo görme işlemini, pozisyon belirlemeyi, robot kolunun ters kinematik probleminin YSA ile çözülmesi gibi çeşitli işlemleri bir arada yapmaktadır.