Grasp planning for a two-fingered waste sorting robot
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2022-08-22
Department
Major/Subject
Control, Robotics and Autonomous Systems
Mcode
ELEC3025
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
en
Pages
51
Series
Abstract
The planning of feasible grasps on waste objects is integral to the performance and sorting efficiency of waste sorting robots. The profitability of a sorting system is primarily affected by the amount of waste material it is able to sort per unit time and the purity of the sorted material. Therefore, by improving the quality of grasps, the amount of recovered waste as well as the purity of the sorted material is increased, leading to higher profits. The grasps must be planned in order to maximize the chances of a success-ful grasp on the target waste object, while minimizing the chances of grasping a contaminant. Grasping a contaminant waste object decreases the purity of the sorted material significantly. The objective of this thesis is to develop and implement a grasp planning algorithm for a two-finger waste sorting robot. In order to aid in the design of the algorithm, grasps per-formed by a real robot in a production environment were analyzed. The characteristics of suitable grasps were obtained and used to develop a polygon-based grasp planning algorithm, designed to maximize grasp success rate while avoiding contaminant objects. The algorithm was then implemented on a real robot. Waste picking tests were performed, which com-pared the polygon-based algorithm to the current best algorithm. The polygon-based grasp planner managed to increase the percentage of successful grasps without contaminants from 88.1% to 92.3%. This resulted in the purity of the sorted waste increasing from 92,1% to 97,6%, while a similar number of target waste objects were grasped using both algorithms.Jätteitä lajittelevan robotin suorituskyvylle ja tehokkuudelle elintärkeä osa on jätekappaleille soveltuvien tarttumakohtien suunnittelu. Jätettä lajittelevan järjestelmän kannattavuuden määrittelevät pääasiassa läpisyötettävän jätteen määrä, sekä lajitellun jätemateriaalin puhtaus. Näin ollen parantamalla tarttumakohtien laatua voidaan kasvattaa kerätyn materiaalin määrää sekä sen puhtautta, mikä johtaa parempaan kannattavuuteen. Tarttumakohdat on suunniteltava siten, että ne maksimoivat todennäköisyydet onnistuneeseen tartuntaan ja minimoivat todennäköisyydet tarttua kontaminanttiin. Kontaminanttien poimiminen laskee merkittävästi kerätyn materiaalin puhtautta. Tämän työn tavoitteena on kehittää ja toteuttaa tarttumakohtia suunnitteleva algoritmi kaksisormiselle jätteitä lajittelevalle robotille. Suunnitteluprosessin avustamiseksi työssä analysoitiin tuotantokäytössä olevan robotin suorittamia tartuntoja. Analyysistä saadun tiedon perusteella kehitettiin polygonipohjainen tarttumakohtia suunnitteleva algoritmi, jonka tavoitteena on maksimoida onnistuneet tartunnat vältellen samalla kontaminantteja. Tämän jälkeen algoritmi toteutettiin fyysisellä robotilla, jonka avulla vertailtiin algoritmin suorituskykyä parhaaseen olemassa olevaan algoritmiin. Polygonipohjainen algoritmi onnistui kasvattamaan onnistuneiden kontaminantittomien tartuntojen määrän 88.1%:sta 92,3%:iin. Tämän johdosta lajitellun jätteen puhtaus nousi 92,1%:sta 97,6%:iin oikeiden jätekappaleiden lukumäärän pysyessä samankaltaisena molemmilla algoritmeilla.Description
Supervisor
Visala, ArtoThesis advisor
Zilliacus, ErikKeywords
grasp planning, waste sorting, industrial robot, gantry robot