基於影像辨識之移動式機械臂抓物控制設計

Abstract

本論文主要目的在於設計一移動式機械臂的抓物控制系統，藉由安裝於手臂上之攝影機擷取到的影像資訊，使機器人得以在環境中找尋設定之目標物體，並自主導引移動式機器手臂至適當的抓取位置完成物體之抓取。本文中採用尺度不變性特徵轉換（Scale Invariant Feature Transform，SIFT）來定義目標物體的特徵點，並且藉由比對當前畫面中的特徵點來確認物體是否存在於影像中。本論文發展出一套演算法，提高特徵點比對的準確度，且同時得以計算當前物體與攝影機之間的相對距離。實驗結果顯示，特徵點比對的準確度提升至90%。此外在與控制器的整合設計上，本論文提出虛擬特徵點的概念，可以透過此額外定義之特徵點座標，計算Image Jacobian並達成影像伺服控制，導引一移動式機械臂自主取物。本論文以實驗室之4自由度的移動式機械手臂搭配嵌入式影像平台，驗證所提出方法的可行性。經過實驗驗證，此系統可導引機器人順利拿取所指定的目標物。