Thesis - RWTH Aachen University

80 4.1 Bildgestützte Zielführung
4.1.4 Erlernen der generierten Pfade
Für das Erlernen des Verhaltens werden alle beim algorithmischen Teach-In generierten Pfade mit einer
immer gleichen Anzahl von Abstandsregionen aufgeteilt (Abbildung 4.5). In einer Abstandsregion
wird der virtuelle Manipulator auf jedem Pfad platziert und die Greiferkamera akquiriert eine Aufnahme
des Zielobjektes. Die Bildverarbeitungskomponente extrahiert anschließend aus jeder Aufnahme
den Merkmalsvektor �sP j 10 . Alle Eingangs-Ausgangspaare (�sP j, j) aus derselben Abstandsregion werden
für das Training des entsprechenden RBF-Netzwerkes verwendet, das für diese Abstandsregion
spezialisiert ist. Diese Prozedur wiederholt sich für jede Abstandsregion und somit für jedes RBF der
zweiten Ebene, bis die Region um das Objekt, bei der ein Greifvorgang noch möglich ist, abgedeckt
wird.
Für das RBF der ersten Ebene kommen alle akquirierten Bilder, gruppiert nach ihrem Abstand vom
Objekt, zum Einsatz. Sei mit i die Distanzregion relativ zum Objekt notiert, aus der die Aufnahmen
gemacht wurden, dann bestehen die Trainingsdaten aus (�sA1i, ..., �sAji, ..., �sAni, i), wobei der Index j
den Pfad angibt, auf dem das Kamerabild aufgenommen wurde.
4.1.5 Resultate des Trainings und Evaluierung der Zielführung
Das Training des Verhaltens findet in der virtuellen Umgebung ohne Hindernisse statt (Abbildung
4.6). Für die eingesetzte Zielführung generiert das algorithmische Teach-In 80 Pfade, indem der Parameter
γ der Gleichung 3.20 des einschaligen kreisförmigen Hyperboloiden 8 unterschiedliche Werte
annimmt und für die Ebene (Gleichung 3.21) 10 Rotationen um die z-Achse definiert werden. Um
einen großen Arbeitsbereich des Manipulators zu berücksichtigen, werden 25 Abstandsregionen bis
zu einer Distanz von 65 cm vom Zielobjekt definiert. Jede Distanzregion hat ein Breite von 2.5 cm.
(a) (b)
Abbildung 4.6: Sicht während des Trainings und der Evaluierung der bildgestützten Zielführung in
der virtuellen Umgebung.
Die Evaluierung des Verhaltens findet anschließend in der virtuellen Umgebung ohne Rückkopplung
statt; in diesem Fall akquiriert die Greiferkamera eine einzelne Aufnahme des Zielobjektes und
anhand dieser versucht die Steuerungskomponente den Roboterarm zur Zielposition zu führen. Das
Objekt ist innerhalb des trainierten Arbeitbereiches des Manipulators an sechs unterschiedliche, nicht
10 Der Index j gibt den Pfad an, auf dem das Kamerabild aufgenommen wurde.