Please use this identifier to cite or link to this item: http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/78381
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorTheeraphong Wongratanaphaisan-
dc.contributor.authorTawan Thintawornkulen_US
dc.date.accessioned2023-07-09T04:43:16Z-
dc.date.available2023-07-09T04:43:16Z-
dc.date.issued2022-11-
dc.identifier.urihttp://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/78381-
dc.description.abstractAs the mango industry requires intensive skilled labor for harvesting cultivation, robotics technology can potentially turn this task into an autonomous process to reduce human labor. This report outlines an approach for autonomous mango picking using a 7-DOF robot manipulator with a novel scissor gripper tool and RGB-D camera. The study mainly focused on the cutting-point generation at the mango stem and provided an autonomous mango harvesting process on the platform. Mask R-CNN was the major algorithm for searching the potential wrapped mango in the scene acquired from RGB-D data, then providing the mask data of the detected bags. The wrapped mango coordinate was defined as the points at the top of the masked mango bag and calculated from the 3-d points data inside the partial area at the top of the bag mask. The 3-d points were merged statistically: the median of the x and y values of the point set being the target x and y value in cartesian space respectively while the z value was chosen as the minimum value out of the entire point set data. The cutting point was obtained as the offset point of the mango bag’s top region vertically by constant stroke. The transformation approach of the coordinate of reference from camera into robot world frame on the targeted point also provided in this manuscript. The cutting point which references on the same frame coordinate of the robot is the basis for robot arm motion planning. The additional via points such as the search and approach postures were defined based on the cutting points to complete the path definition for the entire manipulation stems under self-collision. The harvesting experiment by using this platform could achieve the entire process with 75.75% success rate (the crops harvesting into the basket) on 66 samples while the performance of the cutting point generation algorithm is 87.8% in accuracy. Under some circumstances failure could occurred on the tasks caused by either software or hardware. The software possibly provides the wrong mango bag coordinate because of the occlusion of the stems and leaves around the mango bag. The physical issue which makes the mission fail possibly the handling of the mango crop which stem diameter smaller than 3 mm, the wind can make the target move and then drop, and the density of the occlusion element which prohibits the gripper to reach the targeted stem. The issues found during the test on both hardware and software are also discussed as the idea of future development.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherChiang Mai : Graduate School, Chiang Mai Universityen_US
dc.titleDevelopment of an autonomous mango picking system using a 7-dof robot manipulatoren_US
dc.title.alternativeการพัฒนาระบบหุ่นยนต์เก็บผลมะม่วงอัตโนมัติโดยใช้แขนกล 7 องศาอิสระen_US
dc.typeIndependent Study (IS)
thailis.controlvocab.lcshArtificial intelligence-
thailis.controlvocab.lcshRobots-
thailis.controlvocab.lcshManipulators (Mechanism)-
thailis.controlvocab.lcshAutonomous Fruit Harvesting System-
thesis.degreemasteren_US
thesis.description.thaiAbstractอุตสาหกรรมการเก็บเกี่ยวผลผลิตมะม่วงนั้นต้องการแรงงานฝีมือสำหรับกระบวนการเป็นจำนวนมาก เทคโนโลยีหุ่นยนต์ในปัจจุบันมีความเป็นไปได้ที่จะสร้างการเก็บเกี่ยวผลผลิตดังกล่าวให้เป็นไปอย่างอัตโนมัติได้ งานวิจัยค้นคว้าอิสระนี้ได้นำเสนอถึงแนวทางการเก็บเกี่ยวผลมะม่วงอัตโนมัติโดยใช้แขนกล 7 องศาอิสระร่วมกับกรรไกรตัดหนีบไฟฟ้าและกล้องถ่ายภาพระยะชัดลึก โดยในงานดังกล่าวนี้มุ่งเจาะจงไปที่การกำหนดจุดตัดก้านมะม่วงและการวางแผนการเคลื่อนที่สำหรับแขนกลในการเข้าไปเก็บเกี่ยวมะม่วงที่จุดดังกล่าวอย่างอัตโนมัติ อัลกอริทึม Mask R-CNN ถูกใช้ในการค้นหาผลมะม่วงที่ถูกห่อด้วยถุงจากข้อมูลภาพที่ได้จากกล้องถ่ายภาพระยะชัดลึกมาอย่างต่อเนื่องและทำข้อมูล mask เฉพาะบริเวณที่เป็นถุงมะม่วง วัตถุดังกล่าวจะผ่านการประเมินความเป็นไปได้ในการให้แขนกลเข้าไปเก็บเกี่ยว ในส่วนของตำแหน่งของถุงมะม่วงนั้นจะอ้างอิงจากพิกัดที่ขั้วด้านบนสุดของตัวถุงที่ได้จากการหาตำแหน่งของจุดดังกล่าวในพื้นที่ของ mask ที่ขั้วถุงตำแหน่งที่สนใจ ข้อมูลพิกัดเซตของจุดดังกล่าวถูกนำมาสรุปโดยวิธีการทางสถิติ กล่าวคือ พิกัดบนแกน x และ y จะใช้การเลือกค่ามัธยฐานจากกลุ่มข้อมูลจุด x และ y ส่วนพิกัดบนแกน z นั้นถูกเลือกจากกลุ่มข้อมูลจุด z ที่ต่ำที่สุด จุดตัดก้านมะม่วงนั้นใช้วิธีเลื่อนพิกัดของถุงมะม่วงขึ้นไปในแนวดิ่งด้วยระยะที่คงที่ นอกจากนี้ ในงานเขียนฉบับนี้ได้อธิบายวิธีการในการเทียบพิกัดของจุดตัดก้านมะม่วงจากเดิมที่อ้างอิงอยู่บนเฟรมของกล้องมาอ้างอิงบนพิกัดของแขนกลด้วย พิกัดดังกล่าวนี้ถูกนำไปใช้กำหนดเส้นทางการเคลื่อนที่สำหรับแขนกลโดยคำนึงถึงการป้องกันการชนกันระหว่างชิ้นส่วนของฮาร์ดแวร์ตัวเอง การทดสอบใช้งานระบบในสวนจริงสามารถเก็บเกี่ยวผลมะม่วงได้สำเร็จที่ 75.75% จากกลุ่มตัวอย่างทั้งหมด 66 ลูก (ชี้วัดจากความสำเร็จที่แขนกลสามารถตัดและหนีบผลมะม่วงมาวางลงในตะกร้าได้สำเร็จ) ในขณะที่อัลกอริทึมการกำหนดจุดตัดก้านมะม่วงของงานวิจัยนี้สามารถทำได้ถูกต้องที่ 87.8% ทั้งนี้ ความผิดพลาดที่เกิดขึ้นมีผลมาจากทั้งภาคฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ ในส่วนของซอฟต์แวร์นั้นมีความเป็นไปได้ที่จะประมวลผลตำแหน่งของถุงมะม่วงได้ผิดพลาดอันเนื่องมาจากตัวอัลกอริทึมนำข้อมูลในส่วนของก้านหรือใบที่บังถุงมะม่วงที่สนใจไปร่วมคำนวณด้วย ในส่วนของฮาร์ดแวร์ทางกายภาพนั้น การหนีบก้านมะม่วงจากตำแหน่งเป้าหมายมายังตะกร้ารับรองมีโอกาสหลุดจากกรรไกรตัดหนีบกรณีที่ก้านมะม่วงเล็กกว่า 3 มม ลมที่พัดผ่านในสวนทำให้ถุงมะม่วงที่กำลังถูกเก็บเกี่ยวอยู่สั่นจนตกพื้นได้ และความหนาแน่นของสิ่งกีดขวางรอบๆ ตัวถุงและก้านมะม่วงนั้นขัดขวางการเข้าไปตัดก้านมะม่วงของอุปกรณ์กรรไกรตัดหนีบ ประเด็นดังกล่าวนี้ได้ถูกอภิปรายและสรุปในงานวิจัยชุดนี้ด้วยทั้งในภาคส่วนของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์เพื่อเป็นแนวทางสำหรับการพัฒนาต่อยอดในอนาคตen_US
Appears in Collections:ENG: Independent Study (IS)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
630631079_Tawan_Thintawornkul.pdf18.88 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.