Dissertação

{pt_PT=Estimation of Contact Force on an Inflatable Structure Using Vision Sensors} {} EVALUATED

{pt=Esta dissertação de mestrado apresenta um estudo sobre estimação de forças exercidas numa estrutura insuflável. Para o efeito, foram aplicadas ferramentas de visão computacional em conjunto com a utilização de redes neuronais artificiais, uma técnica de machine learning em grande crescimento nos últimos anos. O protótipo fabricado exibe uma forma cónica truncada, tendo sido projectado de modo a ser facilmente deformado, aumentando a sua sensibilidade a forças externas. A sua superfície lateral foi produzida utilizando tecido de poliamida revestido de neopreno, uma borracha sintética, de modo a ficar selado ao ar. As superfícies superior e inferior foram fabricadas através de espuma de etileno acetato de vinil de forma a constituírem superfícies de contacto com o exterior de consistência macia. Em seguida foi desenvolvido um algoritmo de processamento de imagem que infere a deformação da estrutura através de marcações interiores capturadas por um câmara colocada dentro do protótipo. Posteriormente utilizaram-se os resultados obtidos como input numa rede neuronal artificial que gera subsequentemente uma estimativa da força exercida na estrutura. A rede neuronal foi primeiramente treinada utilizando dados cujos resultados são conhecidos e em seguida devidamente testada. Verificou-se, através da análise do desempenho do protótipo que a sua aplicação dentro de determinadas condições apresenta resultados satisfatórios, constituindo uma solução viável para a estimação de forças., en=This thesis presents a study of force estimation on an inflatable structure using computational vision tools. The inflatable structure has a truncated conical shape, and was designed to be easily deformed in order to enhance its sensibility to external forces. Its lateral surface was built using polyamide fabric coated with neoprene, a synthetic rubber, in order to make the structure airtight. Both the top and bottom surfaces were made of ethylene-vinyl acetate foam for soft contact surfaces. An image processing algorithm was developed to infer the structure deformation from internal markings captured by a camera placed inside the prototype. The results were then used as input in an artificial neural network that yielded the estimated force being exerted on the structure. The neural network was firstly trained by using data where both the input and output were known and then tested. By analysing of the performance of the prototype it was concluded that employing it under certain conditions displays satisfactory results, presenting a viable option for measuring forces.}
{pt=Robótica Fléxivel, Sensor Táctil, Visão Computacional, Redes Neuronais Artificiais, en=Soft Robotics, Tactile Sensor, Computational Vision, Artificial Neural Networks}

Novembro 25, 2019, 11:0

Orientação

ORIENTADOR

João Carlos Prata dos Reis

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar