Endüstriyel bir robotun güvenli ve işbirlikçi çalışmasını sağlayacak görüntü işleme tabanlı sistemin geliştirilmesi

Abstract

İnsan ve robotun birlikte çalışması ile yaratılan iş birliği sayesinde, üretimde esneklik, verimlilik, kapasite ve kalite arttırılabilmektedir. Bu birlikte çalışma formunda (insan-robot etkileşiminde) insan ve robotun aynı ortamı paylaşması çarpma/çarpışma olasılığını ortaya çıkardığından, bu türden çalışma ortamlarında güvenliği sağlamak en önemli sorun olmaktadır. Geleneksel robotlu sistemlerde güvenlik; kafes sistemleri, lazer tarayıcılar, ışık bariyerleri gibi çeşitli ekipmanlarla sağlanmaktadır. Ancak bu sistemler çalışma ortamını kısıtlamakta, insan ile robotun birlikte çalışmasında avantaj olarak öne sürülen esneklik faktörünü ortadan kaldırmaktadır. Bu çalışmada, kafes ve diğer önleyici sistemleri ortadan kaldırabilmek için robot üzerine konumlandırılan kamera ve donanımlar ile oluşturulmaya çalışılan görüntü işleme tabanlı bir yaklaşım sunulmuştur. Kullanılan kamera ve donanımların ihtiyaçları sağlayacak nitelikte, ancak düşük maliyetli standart ekipmanlardan seçilmesine dikkat edilmiştir. Böylelikle standart endüstriyel robotların etkileşime uygun formda çalıştırılabilmeleri için düşük maliyetli ve kolay uygulanabilir bir çözüm yaratılmaya çalışılmıştır. Bu amaçla; çalışmada, öncelikle çoklu kamera konumlandırılması ve görüntü elde edilmesi üzerine geliştirilen yöntem açıklanmıştır. Ardından elde edilmiş çoklu görüntülerden özellik tabanlı panoramik görüntü elde edilmesi ve bu veri üzerinden insan/nesne tespiti ile konum ve mesafe çıkarımının nasıl yapıldığı belirtilmiştir. Bulunan parametreler ve tanımlı güvenlik kurallarını kullanarak insan ve robotun aynı ortamda çalışmasını düzenleyen algoritma özetlenmiş, son olarak da geliştirilen sistemin lazerli ve kafesli sistemlere göre avantajı ele alınmış ve ileride yapılabilecek çalışmalara ilişkin öngörüler verilmiştir.

Thanks to the interoperability (collaboration) between human and robot; flexibility, efficiency, capacity and quality in production can be increased. In this form of work (human-robot interaction), sharing the same environment between human and robot creates the possibility of collision, thus ensuring the safety in such work environments is the most important problem. In traditional robotic systems, security is provided by various equipments such as cage systems, laser scanners and light barriers. However, these systems restrict the working environment and eliminate the flexibility factor that is proposed as an advantage in the interoperability of human and robot. In this study, an image processing-based approach which is tried to be formed with the camera and hardware placed on the robot to eliminate cage and other preventive systems is presented. The camera and equipment used in the system were chosen to be of lowcost standard equipment. Thus, it has been tried to create a cost-effective and easy-to-implement solution for operating standard industrial robots in a form suitable for interaction. In the article, firstly, the method developed on multiple camera positioning and image acquisition is explained. Then, it is explained how a feature based panoramic image is obtained from the multiple images, how to make human or object detection on this image and how to make location and distance extraction via this detection. The algorithm that manages the operation of the human and the robot in the same environment using the extracted parameters and defined security rules is summarized. Finally, the advantages of the developed system compared to laser and lattice systems are discussed and predictions for future studies are given.