Képfeldolgozási módszerek alkalmazása Furuta inga egyensúlyozására
Komplex mérnöki rendszerek irányítási folyamatainak vizsgálata a gépészmérnöki, villamosmérnöki és informatikai tudományterületek szinergikus integrációját követeli meg. A Furuta inga szabályozása során egy nemlineáris, alulaktuált rendszer irányítása valósul meg. Az emberi egyensúlyozás során, a látás az egészséges emberi szabályozás esetében is jelentőséggel bír [1], azonban kiemelt fontosággal rendelkezik akkor, amikor az egyensúlyozó szerv, az úgy nevezett labirintus hiányában történik a folyamat. Ennek modellezésére nyújt lehetőséget a Furuta inga azon konstrukciója, amikor a rúdra szerelt kamerából származik információ az inga állapotáról.
A kutatás célja, hogy egy, az emberi egyensúlyozást modellező elrendezést hozzon létre, amelyen az egyensúlyozás mechanikájához kapcsolódó vizsgálatokat lehet végezni. Ez egy eddig már működő, enkóder alapú szabályozás [2, 3] továbbfejlesztéseként valósul meg. Az így kapott eszköz használható mind összetett szabályozási feladatok tervezésére, mind az emberi egyensúlyozáshoz kapcsolódó modellek szimulálására. Az egyes szenzorok kamerával történő helyettesítése ezen felül csökkentheti a korszerű rendszerek költségvonzatát.
A dolgozat egyik célja a kamera dőlésszögének megállapítása képfeldolgozási módszereken keresztül. Az algoritmus estében a pontosságon felül kritikus szerepe van a számítások időigényének is, amely elsősorban robotikai alkalmazások esetében releváns. Munkám során több módszerek is foglalkozom ennek megoldására. Egy másik tervezéssel kapcsolatos feladat a kamera ingára való rögzítése és kábelének elvezetése. Ezt úgy kell megvalósítani, hogy az eddigiekhez képest kissé módosítsa csak a szakasz modelljét, azaz a rendszer mechanikai tulajdonságait. Az így létrehozott konstrukció esetén a dolgozatban levezetésre kerülnek az enkóderes szabályozás áttervezéséhez szükséges lépések, melyek szükségesek a két változat összehasonlításához.
Irodalom:
[1] STÉPÁN, Gábor, 2009. Delay effects in the human sensory system during balancing. Philosophical Transactions of the Royal Society A [online]. 16 February 2009. vol. 367, no. 1891, p. 1195–1212. DOI 10.1098/rsta.2008.0278. Elérhető: https://doi.org/10.1098/rsta.2008.0278
[2] VIZI, Máté Benjámin and Gábor STÉPÁN, 2021. Stability of the Furuta pendulum with delayed digital controller. IFAC-PapersOnLine [online]. 1 January 2021. vol. 54, no. 18, p. 204–208. DOI 10.1016/j.ifacol.2021.11.140. Elérhető: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2021.11.140
[3] VIZI, Máté Benjámin and Gábor STÉPÁN, 2023. Digital stability of the Furuta pendulum based on angle detection. Journal of Vibration and Control [online]. 23 January 2023. p. 107754632211488. DOI 10.1177/10775463221148893. Elérhető: https://doi.org/10.1177/10775463221148893
szerző
-
Endrész Balázs
Mechatronikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Stépán Gábor
egyetemi tanár, Műszaki Mechanikai Tanszék
