| Source DB | nl |
|---|
| Institution | KU Leuven |
|---|
| Code | 8ea2f865-950e-439b-a9dc-ca5362d52dfe |
|---|
| Unit | 4c3d49cc-8736-470b-8b73-df3dfe650617
|
|---|
| Begin | 1/9/2018 |
|---|
| End | 1/9/2022 |
|---|
| title fr |
|
|---|
| title nl | Interactieve robotarchitectuur
|
|---|
| title en | Interactive Robotic Architecture
|
|---|
| Description fr |
|
|---|
| Description nl | Dit proefschrift richt zich op een hoge nauwkeurigheidscontrole van samenwerkende robotsystemen, gericht op het bieden van een nauwkeurige positionering en oriëntatievermogen voor een flexibel gerobotiseerd röntgen CT-systeem. Industrieel X-ray ct-systeem heeft meer en meer aandacht gekregen vanwege het uitstekende vermogen om kwaliteitscontrole uit te voeren op zowel de interne als de externe structuur. Huidige CT-systemen kunnen echter alleen werken op vaste circulaire trajecten, die de toepassing in inline-omgevingen of op grote doelen beperken. Dit proefschrift zal een zeer nauwkeurig robotsysteem ontwikkelen dat kan worden gebruikt om een flexibele en nauwkeurige beweging van het CT-systeem uit te voeren. Om de nauwkeurigheid van robotmanipulators te verbeteren, moeten vijf aspecten worden onderzocht: * optimale bewegingsplanningsmethode * absolute positioneringsmethode op basis van lasertracker * relatieve positioneringsmethode op basis van röntgenfotos. optimale bewegingsplanningsmethode Deze taak heeft als doel een optimale padplanningsmethode te ontwikkelen. Voor een bepaalde scangeometrieopeenvolging zal optimale padplanner een haalbare en optimale oplossing bieden voor de samenwerkende robots om van de initiële configuratie over te gaan naar elk van de doestoestanden gedefinieerd door de scangeometrieënreeks. Doelstelling: * uitvoeringsonzekerheid * uitvoeringstijd (padlengte) * padveiligheid Verschillende padkarakteristieken (zoals geometrie, snelheid, versnelling, verbindingstype en het aantal betrokken gewrichten) kunnen van invloed zijn op het uitvoeringseffect, zoals tijd en onzekerheid. Om een optimaal traject te bereiken, moeten we omgaan met de volgende deeltaken: * Voor een bepaalde reeks van scangeometrie, die kan worden gezien als Tool Center Point (TCP) -sequentie, moeten inverse kinematische vergelijkingen worden opgelost om de configuraties van het hele robotsysteem te krijgen. * Voor een bepaalde start TCP / configuratie en een doel-TCP / configuratie, hoeveel verbindingen moeten ten minste bezet zijn? * Welke heeft meer impact op de padonzekerheid, het aantal of het type gewrichten. * Hoe het antwoord van bovenstaande vragen te gebruiken om de selectie van multi-oplossingen van inverse kinematische vergelijkingen te begeleiden. * Het combineren van zorgen over snelheid, versnelling, geometrie en informatie hierboven, om een optimaal haalbaar pad te genereren. absolute positioneringsmethode op basis van lasertracker De nauwkeurigheid kan ook worden verbeterd door extra sensoren op te nemen. Over het algemeen past de werkelijke robot niet perfect in zijn systeemmodel, vanwege de afwijking in assemblage en productie. Deze subtaak zal eerst een automatische methode ontwikkelen om het robotsysteemmodel te kalibreren (bijvoorbeeld het D-H-model) door een reeks specifieke bewegingen te genereren en volgen. Vervolgens voert het systeem absolute statische kalibratie uit van zowel TCP startposities als oriëntaties. Dynamische kalibratie zal ook worden onderzocht om TCP-posities en -oriëntaties bij te houden en om de regelnauwkeurigheid te verbeteren. Omdat zichtlijnen van de zichtlijn verbonden zijn met externe sensoren, is onderzoek naar de off-line berekening van de trajectvoorcompensatie van de effecten van de niet-lineaire dynamiek (bijvoorbeeld het voldoen aan robotverbindingen) ook belangrijk. De uiteindelijke nauwkeurigheid van beide TCP-configuraties zou ongeveer moeten zijn. 1 mm of beter. relatieve positioneringsmethode op basis van röntgenfotos. De uitdaging met samenwerkende robots en gerobotiseerde X-ray CT ligt in het belang van zowel bron- als detectorpositie ten opzichte van elkaar. X-ray CT-systemen kunnen zelfs worden gezien als een extra sensor met superieure nauwkeurigheid (tot enkele μm), die kan worden gebruikt om de relatieve positienauwkeurigheid tussen röntgenbron en detector verder te kalibreren. Hiertoe worden gekalibreerde referentieobjecten tussen bron en detector geïntroduceerd. Het principe zal eerst worden geëvalueerd met behulp van zowel simulaties als twee complementaire validatieplatforms: twee collaboratieve robots met visueel licht en een XCT-machine met extra rotatie-as.
|
|---|
| Description en | This thesis will focus on high accuracy control of collaborating robot systems, aiming to provide accurate positioning and orienting ability for a flexible robotic X-ray CT system. Industrial X-ray ct system has gained more and more attention because of the outstanding ability to perform quality control on both internal and external structure. However, current CT systems can only perform on fixed circular trajectories, which restrict its application in inline environment or on large targets. This thesis will develop a high accurate robot system which can be used to perform flexible and accurate movement of CT system. To improve the accuracy of robot manipulators, five aspects should be investigated: * optimal motion planning method * absolute positioning method based on laser tracker * relative positioning method based on radiograph. optimal motion planning method This task aims to develop optimal path planning method. For a given scanning geometry sequence，optimal path planner will provide feasible and optimal solution for the collaborating robots to move from the initial configuration to each of the goal state defined by the scanning geometry sequence. Objective: * execution uncertainty * execution time (path length) * path safety Different path characteristics (such as geometry, velocity, acceleration, joint type and the number of joint involved) can signification affect the execution effect, such as time and uncertainty. In order to achieve an optimal trajectory, we need to cope with following sub-tasks: * For a given scanning geometry sequence, which can be seen as Tool Center Point (TCP) sequence, inverse kinematic equations need to be solved to get the configurations of the whole robot system. * For a given start TCP/configuration and a goal TCP/configuration, how many joints should be occupied at least? * Which one pose more impact on the path uncertainty, the number or the type of joints. * How to adopt the answer of questions above to guide the selection of multi solution of inverse kinematic equations. * Combining concerns about velocity, acceleration, geometry and information above, to generate an optimal feasible path. absolute positioning method based on laser tracker The accuracy can also be improved by incorporating extra sensors. Generally, the actual robot cannot fit in its system model ideally, because of the deviation in assembling and manufacturing. This sub-task will first develop an automatic method to calibrate the robot system model (for example D-H model) by generating and tracking a series of specific movements. Then, the system will perform absolute static calibration of both TCP start positions and orientations. Dynamic calibration will also be investigated to track TCP positions and orientations, as well as improve the control accuracy. Since line-of-sight limitations are associated with external sensors, investigation on off-line calculation of trajectory pre-compensation of the effects of the nonlinear dynamics (e.g. robot joints compliances) is also important. The final accuracy of both TCP configurations should be ca. 1mm or better. relative positioning method based on radiograph. The challenge with collaborating robots and robotized X-ray CT lies in the importance of both source and detector position with respect to each other. In fact, X-ray CT systems can also be seen as an extra sensor with superior accuracy ( up to a few µm), which can be used to further calibrate the relative position accuracy between X-ray source and detector. To this aim, calibrated reference objects in between source and detector will be introduced. The principle will first be evaluated using both simulations and two complementary validation platforms: two collaborative robots with visual light and a XCT machine with additional rotation axis.
|
|---|
| Qualifiers | - accurate control - |
|---|
| Personal | Kang Risheng, Dewulf Wim, Slaets Peter |
|---|
| Collaborations | |
|---|
