研究重點

智慧型系統實驗室(ISL)目前正在進行的研究方向,著重在以視覺回授之動態系統控制。

一、主要研究方向
     1.   即時視覺追蹤與伺服控制
                o   多攝影機之主動視覺伺服控制
                o   遠端監督式自主視覺伺服控制
                o   高性能視覺導航控制

       2.   工業自動化組裝 [與工研院合作]
                o   3C產品自動化組裝
                o   Automatic bin-picking system
                o   視覺伺服手機組裝系統

       3.   智慧型空間
                o   自主機器人高效能導航與控制
                o   線上校準視覺式智慧型空間
                o   運用於大範圍未知監視環境之高精度機器人導航與控制

       4.   醫療精密定位  [與馬偕醫院合作]
                o   即時監測標靶位置之放射治療系統
                o   六自由度跟隨式機械手臂之互動混合控制
                o   超音波影像與電腦斷層掃描影像對位技術

       5.    機器人及自動化應用系統
                o   以立體視覺為基礎之機械手臂精確姿態控制
                o   運用完全未校準視覺之智慧型機器人控制
                o   混合力與視覺之機械手臂控制

  6.   系統理論與控制
                o   適應控制系統
                o   監督控制系統
                o   以電腦為基礎之即時動態控制系統

  7.   智慧型行動照護系統
                o   人臉追蹤與辨識系統
                o   智慧型遠端監視系統
                o   智慧型保全系統

  8.   智慧型運輸系統 (ITS)
                o   前車追隨系統
                o   自動車體駕駛系統
                o   障礙物警示系統
    
二、研究設備
 1. 六軸機械手臂
          o   製造廠/型號: Mitsubishi/RV-1A
          o   主要規格:自由度:6-DOF
                             最大速度:2200 mm/s
                                Arm length:250+160 mm
                                Honeywell force sensor
                                ATI/Gamma 六軸力量感測器

 2. 移動型機器人系統
          o   製造廠/型號:Dr Robot x80
          o   主要規格:感測器:PTZ 攝影機
                               負載:10kg
                               續航力:over 3hrs
           無線網路:802.11g

 3. 視覺感測系統
          o   製造廠/型號: 彩富電子/D7722B-K
             SONY/MTC-807HB-P3.6
                                      AVT/Guppy F-080C
             Point Gray/Bumblebee2

 4. 影像擷取系統:
          o   製造廠/型號:ADLINK/RTV-24
                ACTi/ACD-2000Q
   o   主要規格:通道:4
           Image Frame Rate:30fps
           Network:RJ-45/Ethernet (10/100 Base-T)

 5. 醫療伺服平台
          o   製造廠/型號:上銀科技/線性致動器
                                    LAS3-1-1-100-24GE
   o   主要規格:自由度:5-DOF
           Optical sensor

三、研究成果代表例
 1. 智慧型手指
    本研究主要是以六軸機械手臂,搭配視覺、單軸力量感測器和雷射投影器,以三種架構:眼在手、眼看手以及整合眼在手與眼看手,進行精確之定位及姿態控制,並整合力量控制進行自主式鑽孔、插銷及鎖螺絲等精密加工任務。

 2. 視覺式智慧型空間
    本研究主要是在大範圍環境中架設多支無須離線校準之 IP 攝影機,藉由適當切換並線上校準 IP 攝影機與機器人的關係,搭配機器人搭載的 CCD 攝影機與主動雷射光投影器,即時重建出包含機器人與障礙物姿態之智慧型空間全域地圖,並進一步執行大範圍自主式機器人之全方位控制任務。

 3. 機器人研發
  o   100 年度全國技專校院學生實務專題製作競賽暨成果展電機群「第一名」
  獲獎作品:吸窗達人
    吸窗達人能夠克服地心引力在窗戶上行走自如並且能自動清潔窗戶玻璃,此輪式機器人使用真空泵浦搭配吸盤使機器人吸附在窗戶上,機器人底部設有清潔面,可在移動時清潔窗戶。機器人外圍裝設紅外線感測器,遇到窗戶外框時會改變行進方向,繼續清理尚未清潔的區塊。

  o   2007 年經濟部工業局機器人產品創意競賽「第三名」
  獲獎作品:智慧型洗地機器人
    全方位洗地機器人整合光學、視覺及超音波感測器,可在任意未知環境中,自主執行全域覆蓋的高效能環境清潔任務。

  o   95 年度教育部「產業機台伺服定位專題競賽」「上銀科技獎」及「特優獎」
  獲獎作品:視覺伺服互動式取物機器人
    自行研發組裝自主式雙眼視覺伺服機器人,可即時追蹤人體手勢並依指示搜尋所需物件,成功偵測到物件後能自主取物並交付使用者。

 4. 車輛偵測系統
  o   「Best Paper Award」, 2006 CACS International Automatic Control Conference
  獲獎作品:On-Line Training of Cascade of Classifiers for Rear Vehicle Detection
    本研究發展出具線上學習能力的車輛視覺偵測系統。此系統能在完全未訓練狀況下,由驗證系統即時判別車輛,並藉以線上訓練串接型分類器,調整系統參數以提昇系統之偵測率與正確率,使之於各類環境中正確判別任何類型車輛。

四、產學合作成果
 1. 工業自動化組裝
   此工研院合作計畫,將雙攝影機裝設於工業用六軸機械手臂末端,運用影像處理技術,擷取出影像上工件之特徵,進而計算出工件之 3D 位置與姿態,驅動機械手臂至工件上方。並藉適當定義之任務編碼,設計一閉迴路即時視覺伺服控制器以進一步精確完成定位及組裝任務。

 2. 醫療精密定位
   此馬偕醫院合作計畫,運用兩組架設於環境中之雙攝影機分別觀察操控者手持感測器與裝置於機械手臂末端感測器,運用影像處理擷取感測器上之特徵,藉此特徵將感測器之三維座標資訊重建於攝影機座標系統下。操控者利用手持感測器引導機械手臂末端感測器至一未知動態曲面並進行定位控制,並藉由六軸力量感測器,於接觸平面執行自主式力量控制,進而達成混合力及姿態之即時追蹤控制。