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POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica STUDIO E REALIZZAZIONE DI UN BRACCIO ROBOTICO ANTROPOMORFO E SOLUZIONE DELLA CINEMATICA INVERSA MEDIANTE RETE NEURALE Relatore: Prof.ssa Giuseppina GINI Correlatore: Dott. Ing. Michele FOLGHERAITER Fortunato MARZAGALLI Claudio Sergio MATTIONI Anno Accademico 2002 – 2003

POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

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POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica. STUDIO E REALIZZAZIONE DI UN BRACCIO ROBOTICO ANTROPOMORFO E SOLUZIONE DELLA CINEMATICA INVERSA MEDIANTE RETE NEURALE Relatore: Prof.ssa Giuseppina GINI Correlatore: Dott. Ing. Michele FOLGHERAITER - PowerPoint PPT Presentation

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POLITECNICO DI MILANO

Facoltà di IngegneriaCorso di Laurea in Ingegneria Informatica

STUDIO E REALIZZAZIONE DI UN BRACCIO ROBOTICO

ANTROPOMORFO E SOLUZIONE DELLA CINEMATICA INVERSA MEDIANTE RETE NEURALE

Relatore: Prof.ssa Giuseppina GINICorrelatore: Dott. Ing. Michele FOLGHERAITER

Fortunato MARZAGALLIClaudio Sergio MATTIONI

Anno Accademico 2002 – 2003

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Gli Obiettivi

Modello Progettazione Costruzione

Rete neurale Progettazione Training Applicazione Real time

Page 3: POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

Gli Obiettivi

Modello Progettazione Costruzione

Rete neurale Progettazione Training Applicazione Real time

Page 4: POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

Progettazione

Antropomorfismo

Page 5: POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

Progettazione

Antropomorfismo Numero attuatori

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Progettazione

Antropomorfismo Numero attuatori Spazio di lavoro

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Gli Obiettivi

Modello Progettazione Costruzione

Rete neurale Progettazione Training Interfacciamento Real time

Page 8: POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

Costruzione

Spalla

Page 9: POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

Spalla Sistema sensoriale

Costruzione

Page 10: POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

Costruzione

Spalla Sistema sensoriale Sistema valvolare

3 cm

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Gli Obiettivi

Modello Progettazione Costruzione

Rete neurale Progettazione Training Applicazione Real time

Page 12: POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

La Progettazione

Velocità di elaborazione Precisione dei risultati Adattabilità Flessibilità

Page 13: POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

Reti Neurali: perché

Imitano funzionamento cervello biologico

Garantiscono velocità ed adattabilità

Approssimano funzioni matematiche anche complesse

Page 14: POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

Strumenti Utilizzati

Matlab 6.5 R13 NNTool Neural Network functions Simulink

Neural Network blockset xPC Target

Hardware e software Airlab

Page 15: POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

Soluzioni Progettuali

Architettura rete neurale Feed-forward 3 strati e 47 neuroni Soluzione ottimale ottenuta sperimentalmente

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Gli Obiettivi

Modello Progettazione Costruzione

Rete neurale Progettazione Training Applicazione Real time

Page 17: POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

Fase Di Training

Generazione dati di training Campionamento 3D uniforme Normalizzazione

Addestramento rete neurale Algoritmo back-propagation 1000 epoche

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Soluzioni Progettuali

Funzione Matlab per cinematica inversa Input

coordinate x,y,z rete neurale

Output lunghezze 7 muscoli

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Gli Obiettivi

Modello Progettazione Costruzione

Rete neurale Progettazione Training Applicazione Real time

Page 20: POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

Applicazione Real time

Modello Simulink Schema a blocchi rete neurale

Interfacciamento xPC Target Scheda elettronica

Problemi Robot non ultimato

Page 21: POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

Conclusioni

Il Braccio Robotico La Rete Neurale

Page 22: POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

Obiettivi raggiunti

Struttura Spazio di lavoro Sistema sensoriale Movimento

Page 23: POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

Sviluppi Futuri

Cinematica inversa modello Sistema valvolare Dati training

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Conclusioni

Il Braccio Robotico La Rete Neurale

Page 25: POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

Obiettivi raggiunti

Pro Velocità Approssimazione Adattabilità

Contro Valori di confine 10 ore per generare dati

training 16 ore per allenare la rete

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Sviluppi Futuri

Applicazione real-time Nuovo training rete neurale Architettura rete neurale