diplomová práce

Robotický manipulátor prostředky CGA

Text práce 1.28 MB Příloha 19.59 kB

Autor práce: Ing. Marek Stodola, Ph.D.

Ak. rok: 2018/2019

Vedoucí: doc. Mgr. Jaroslav Hrdina, Ph.D.

Oponent: Mgr. Tomáš Salač, Ph.D.

Abstrakt:

V práci je definována konformní geometrická algebra, uvedeny jsou reprezentace geometrických objektů a možnosti jejich geometrických transformací. Konformní geometrická algebra je aplikována na výpočet dopředné kinematiky robotického manipulátoru UR10 od firmy Universal Robots. Dále je aplikována na určení pozice stroje na základě polohy dvou kamer včetně jejich natočení. Poté je použita při inverzní úloze, kdy je na základě záznamů ze dvou kamer, rozměrů manipulátoru UR10 a možností jeho pohybu určena vzájemná poloha těchto kamer vůči sobě a následně možnosti jejich umístění v prostoru. Na závěr jsou odvozené postupy implementovány ve vlastním programu vytvořeném v prostředí CluCalc, pomocí kterého je vypočítán vzorový příklad ověřující správnost těchto postupů.

Klíčová slova:

Cliffordova algebra, konformní geometrická algebra, robotický manipulátor UR10, dopředná kinematika, binokulární vidění, CluCalc

Termín obhajoby

11.06.2019

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Diplomant seznámil komisi s diplomovou prací a odpověděl na otázky oponenta diplomové práce. Vedoucí práce, doc. Hrdina, se zúčastnil obhajoby. Další otázky k obhajobě položili členové komise: Doc. Žák: Jsou to dvě různé úlohy, nebo kamera snímá rameno, jak se pohybuje? Prof. Franců se zeptal, zda různé hodnoty rotace můžou dát stejné polohy bodu. Následovala další diskuse na toto téma.

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Aplikované vědy v inženýrství (M2A-P)

Studijní obor

Matematické inženýrství (M-MAI)

Složení komise

prof. RNDr. Zdeněk Pospíšil, Dr. (předseda)
prof. RNDr. Jan Franců, CSc. (místopředseda)
doc. Mgr. Jaroslav Hrdina, Ph.D. (člen)
doc. RNDr. Libor Žák, Ph.D. (člen)
doc. RNDr. Libor Čermák, CSc. (člen)

Diplomová práce se zabývá řešením problémů pro konkrétní robotický manipulátor UR10. Tato volba nikterak neomezuje teoretický dopad práce, volba manipulátoru znamená jen volbu dílčích parametrů a prvků kinematického řetězce. Z práce je jasné, že autor je schopný diskutovat libovolný manipulátor. Na druhou stranu je přínosné jako dílčí příklad zvolit reálný objekt a pracovat s jeho přesnou specifikací. Jako matematický aparát práce využívá prostředku konformní geometrické algebry (CGA), která je korektně a pečlivě zavedena (kap 1).  Hlavním tématem práce je výpočet geometrie 3D scény binokulárního vidění, na tento problém je zvolený aparát CGA velmi vhodný. Přínosem pak je neustálá diskuze role výskytu klasických Eulerových úhlů ve formulích CGA.  Je více než pravděpodobné, že některé autorem odvozené vzorce budou sloužit při plánovaném řízení UR10 prostředky CGA pro komunikaci s klasickým řídícím software který Eulerovy úhly využívá.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Mgr. Tomáš Salač, Ph.D.

V diplomová práci je ilustrováno použití konformní geometrické algebry (dále jen CGA) na některé problémy robotiky, konkrétně na dopřednou kinematiku robotické ruky, popis kinematiky pomocí snímání dvou kamer a nakonec inverzní úlohy, tj. nalezení polohy kamer. V teoretické části práce je zavedena CGA a je popsáno, jak lze pomocí této algebry reprezentovat základní geometrické objekty jako body, sféry, roviny, kružnice a přímky a zavést geometrické transformace jako posunutí a rotaci. V dalších kapitolách je pak popsáno řešení výše uvedených úloh robotiky. Práce je obecné velice pečlivé a srozumitelné napsaná, ačkoliv i zde se najde několik drobných nepřesností, které jsou uvedeny níže. Student v práci prokázal, že dané problematice rozumí a že je schopen řešit netriviální problémy.

Komentáře:

1) Doporučoval bych odkazovat na konkrétní vétu/definici v dané knize, např. [1,Theorem 1.4] místo jen [1].

2) Ve formuli (1.59) by mélo zřejmé b\'yt $\frac{1}{2}(\|c\|^2-r^2)e_\infty$.

5) Nemělo by být v poznámce 1.28 vnější místo vnitřní?

4) Strana 23 dole, nemá zde b\'yt $\pi_{yz}=e_1+e_\infty$?
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací B
Otázky k obhajobě:
  1. 1) Platí poznámka 1.5 vždy nebo je zapotřebí předpokládat néco dal\v sího o X?
  2. 2) Nechybí ve větě 1.20 nějaké silnější předpoklady? Např. pro $A=e_1e_2$ a $B=e_2e_3e_+e_-$ tvrzení (1.35) neplatí.
  3. 3) Závisí operace $\wedge,\cdot$ v CGA na volbě báze?

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová