werkt. Dit brengt vooral voordelen met zich mee, wan
neer men uit is op gerichte verandering van zijn omge
ving. Bewerking van de informatie over de bestaande
toestand ten behoeve van het ontwerpen van een nieu
we toestand kan gebeuren in directe communicatie tus
sen mens en computer op interactieve grafische syste
men, die ook wel CAD-systemen worden genoemd. De
functie van de kaart is daarmee veranderd van een vast
leggingsmedium tot een visualiseringsmedium. De
eigenlijke vastlegging van de informatie is in de vorm van
getallen; kaarten worden gefabriceerd ten behoeve van
het zichtbaar maken voor de mens, omdat grafische pre
sentatie voor de mens het makkelijkst is te begrijpen.
Voor toepassingen in de robotica wordt de presentatie
gevormd door een commando dat aan een computer
gestuurde machine wordt gegeven ten behoeve van het
verrichten van een actie. (De presentatie is dus uiter
mate vergankelijk.) In fig. 2 wordt resumerend een
schematisch overzicht gegeven van het beeldvormend
systeem.
4. Stereo vision in de robotica
In dit hoofdstuk wordt kort ingegaan op de door de com
binatie van digitale beeldverwerkings- en stereofoto-
grammetrische technieken in het verschiet liggende rea
lisering van flexibele „visueel-gestuurde" industriële
produktie- en controlesystemen. In het voorgaande is
onderzocht hoe computer vision technieken in de foto-
grammetrie kunnen worden aangewend ten behoeve
van geautomatiseerde verwerking van zowel lucht- als
terrestrische stereo-opnamen. Door het combineren van
digitale beeldverwerkingstechnieken en stereofotogram-
metrie ontstaan echter ook real-time verwerkingsmoge
lijkheden. In dit hoofdstuk wordt ingegaan op een
nieuw, belangwekkend toepassingsgebied dat hierdoor
ontstaat: robot stereo vision.
De robotica ontwikkelt computergestuurde apparaten
die binnen vooraf gedefinieerde functioneringscondities
zelfstandig werkzaamheden uitvoeren, al dan niet vol
gens bepaalde beslissingsregels. Het voordeel van deze
apparatuur is hun flexibiliteit: binnen korte tijd kan het
apparaat, door wisseling van invoerdata en/of program
matuur, andere handelingen uitvoeren en zelfs is het
mogelijk het een andere functie te geven (bijvoorbeeld
een boorrobot die in een andere werksituatie schroeven
draaier is). Dit voordeel is het meest evident wanneer
produktie-eenheden in geringe omvang worden gefabri
ceerd.
In de industrie zijn zgn. intelligente robots in gebruik die
men, door eigen hand gestuurd, één of meerdere malen
een handeling voordoet. Deze handeling, beweging in
de vorm van een reeks van driedimensionale coördinaten
en tijdsduur, wordt in een geheugen opgeslagen en de
robot is in staat deze handeling talloze malen te reprodu
ceren. Men zegt van deze robots dat zij kunnen leren, en
inderdaad is er sprake van een zekere dressuur. De robot
doet echter geen enkele keus uit alternatieven, d.w.z.
het apparaat neemt geen beslissingen. Het te bewerken
voorwerp moet op een precieze wijze ten opzichte van
de robot worden gepositioneerd (dit plaatsen kan overi
gens ook door een robot worden uitgevoerd). Ook wan
neer het voorwerp afwezig is, bijvoorbeeld door produk-
tiestoornis, zal de robot blind zijn werk blijven doen. Wil
sprake zijn van beslissing, dan zal de robot op een of
andere wijze zijn omgeving moeten kunnen waarnemen.
Dit waarnemen kan van een heel eenvoudige vorm zijn,
bijvoorbeeld een boorrobot drukt de punt van de boor
NGT GEODESIA 86
tegen het voorwerp, waardoor een schakelaar wordt
omgezet die het sein geeft voor stroomtoevoer en boren,
maar ook zeer complexe vormen van waarnemen zijn
mogelijk, zoals ,,zien".
In het algemeen kan men stellen dat hoe meer vrijheids
graden men een robot wil geven, hoe geavanceerder zijn
waarnemingsvermogen moet zijn. In het geval van de
„blinde" robot is er geen enkele vrijheidsgraad; alles
moet gebeuren zoals is voorgeschreven*). De boor
robot, die controleert of het voorwerp aanwezig is, heeft
één vrijheidsgraad, maar hij kan niet controleren of het
voorwerp dat hij „op de tast" vindt, het voorwerp is dat
daadwerkelijk moet worden bewerkt; hij kan het voor
werp niet herkennen. Het grootste aantal vrijheidsgra
den ontstaat, wanneer een robot zich in een onbekende
ruimte vrij kan bewegen, maar de constructie van een
dergelijke robot is nog futuristisch.
Voor het waarnemen ten behoeve van herkenning en
stand- en positiebepaling van voorwerpen zijn veel sen
soren en methoden ontwikkeld, die men grof kan schei
den in horen, tasten en zien. Geluidsbronnen (akoes
tische signalen) worden veel gebruikt voor het waar
nemen van het inwendig menselijk lichaam en voor
onderwatertoepassingen. In de robotica worden zij o.a.
toegepast om de aanwezigheid van een object te detec
teren en om de afstand van het werkstuk tot de robot te
bepalen. Een voorbeeld van tasten is al gegeven bij de
boorrobot, maar ook veel complexere tastsensoren zijn
ontwikkeld en thans wordt onderzoek gedaan naar sen
soren die de menselijke tastzintuigen nabootsen (Groen
en Verbeek, 1985],
De ,,zien"-technieken, algemeen aangeduid als vision,
worden onderscheiden in actief en passief. Bij actieve
stereo vision wordt gebruik gemaakt van een gestructu
reerde lichtbron (bijvoorbeeld laser) in combinatie met
een beeldvormend systeem. Het voorwerp wordt door
de lichtbron afgescand, waarbij de afstand wordt ge
meten uit de tijdsduur tussen uitzenden en ontvangst of
een triangulatiemethode wordt toegepast, waarbij de
lichtbron en ontvanger een basis vormen. Bij passieve vi
sion technieken wordt alleen gebruik gemaakt van een
beeldvormend systeem. Enkele voorbeelden zijn:
a. het met één camera opnemen van een voorwerp
waarover een raster met bekende geometrie is gepro
jecteerd;
b. variërende scherpstelling;
c. volumetrie waarbij de omtrekken van het voorwerp
worden bepaald uit rondom-aanzichten en stereo
technieken.
De eerste en laatste techniek worden ook gebruikt in de
fotogrammetrie. De stereotechnieken zijn dus niet de
enige methoden om voorwerpen driedimensionaal geo
metrisch vast te leggen, maar zij zijn de meest beloven
de, hetgeen niet verwonderlijk is, wanneer men denkt
aan de vele voordelen van stereofotogrammetrie voor
terrestrische toepassingen. Vandaar dat onderzoek naar
invoering van de digitale beeldverwerkingstechnieken in
De term vrijheidsgraad is op een andere wijze gebruikt dan in de
robotica gebruikelijk is. Hier wordt er het aantal beslissingen
mee aangegeven dat een robot kan nemen op grond van senso
ren die de omgeving waarnemen. In de robotica wordt er het
aantal onafhankelijke bewegingen mee aangegeven dat de
manipulator de mechanische constructie die de werkzaam
heden uitvoert kan maken. Naast de mechanische construc
tie onderscheidt men nog het aandrijfsysteem, de besturings
eenheid en de sensoren. Gewoonlijk heeft een robot zes vrij
heidsgraden; drie in de arm en drie in de hand.
289
