Τα βιομηχανικά ρομπότ παίζουν ένα σημαντικό ρόλο στα συστήματα παραγωγής. Ωστόσο στα περισσότερα από αυτά, που είναι κλειστής αρχιτεκτονικής, δεν επιτρέπεται η χρήση αισθητήριας πληροφορίας και ιδιαίτερα συστημάτων όρασης. Επιπλέον επιτρέπουν σε μικρό ποσοστό την επικοινωνία με άλλα συστήματα, γεγονός που τα καθιστά λιγότερο ευέλικτα, αξιόπιστα και δυσκολότερα προσαρμόσιμα στις διαφορετικές συνθήκες που επικρατούν σε ένα βιομηχανικό περιβάλλον.

Στην παρούσα διατριβή γίνεται μια συστηματική προσπάθεια να αξιοποιηθούν τα ελάχιστα στοιχεία επικοινωνίας, που παρέχονται από ένα ρομποτικό σύστημα και ταυ­τό­χρονα να επιτυγχάνεται ο ρομποτικός έλεγχος, σε πραγματικό χρόνο, με τη χρήση της πιο διαδεδομένης πλατφόρμας, τους προσωπικούς υπολογιστές και του περισσότερου χρησιμοποιούμενου λειτουργικού συστήματος, των Windows της Microsoft. Στόχος είναι να καταστεί ένα ρομποτικό σύστημα πιο φιλικό προς το χρήστη και να δοθεί η δυνα­τότητα χρήσης του σε μικρότερες παραγωγικές μονάδες.

Έτσι παρουσιάζεται μια νέα αρχιτεκτονική με την ονομασία HumanPT με τη βοήθεια της οποίας επιτυγχάνεται ο έλεγχος ενός ρομπότ από προσωπικούς υπολογιστές, με ταυτόχρονη χρήση αισθητήρων και ιδιαίτερα συστημάτων όρα­σης. Στα πλαίσια της διδακτορικής διατριβής αναπτύχθηκε μια πλήρης ρομποτική εφαρμογή (HumanPT) σε visual C++ που βασίζεται στην παραπάνω αρχιτεκτονική και η οποία εφαρμόστηκε σε ένα βιομηχανικού τύπου ρομποτικό βραχίονα, τον PUMA 761 της Unimation με στόχο τη δυνατότητα ηλεκτρο­συγκόλλησης τόξου με αέριο με τη χρήση κυρίως της προτεινόμενης Ψευδο-Στερεοσκοπικής Διάταξης Όρασης (ΨΣΔΟ). Η επικοινωνία με το ρομπότ σε πραγματικό χρόνο επιτυγχάνεται μέσω της θύρας ALTER για πρώτη φορά με ρυθμό 38400 bps. Η ΨΣΔΟ, που αποτελείται από μια κάμερα και τέσσερα κάτοπτρα, λαμβάνει σε κάθε λήψη μια σύνθετη εικόνα ως αποτέλεσμα της υπέρθεσης των εικόνων από τις δύο όψεις της διάταξης. Παρέχονται κατασκευαστικές λεπτομέρειες και οι σχετικές εξισώσεις, μελετώνται τα φαινόμενα διάθλασης στο Κάτοπτρο Ανάκλασης-Διάθλασης (ΚΑΔ) και υπολογίζονται ξανά οι εξισώσεις που παρέχουν τις συντεταγμένες ενός σημείου στο χώρο ενώ λαμβάνονται υπόψη σε αυτές και τα φαινόμενα διάθλασης. Μελετώνται επίσης μέθοδοι διαχωρισμού των σύνθετων εικόνων (σύνθετες εικόνες έγχρωμες και διαβάθμισης του γκρι) και ανακατασκευής του ζεύγους των εικόνων που προκύπτουν από αυτές με την προτεινόμενη μέθοδο των μαιάνδρων.

Για τη βαθμονόμηση της κάμερας παρουσιάζεται πρωτότυπος αλγόριθμος ανίχνευσης γωνιών στα πρότυπα επίπεδα αντικείμενα που χρησιμοποιούνται από τη μέθοδο βαθμονόμησης. Ο αλγόριθμος βασίζεται σε σπόρους ενώ η ανίχνευση των γωνιών επιτυγχάνεται με τη βοήθεια 11Χ11 παραθύρων σχήματος Χ. Παρουσιάζεται η σχετική θεωρία και το περιβάλλον, τμήμα της εφαρμογής HumanPT, που επιτρέπει τη βαθμονόμηση της κάμερας και τη βαθμονόμηση hand-eye σε μικρό χρόνο με τη χρήση γνωστών μεθόδων βαθμονόμησης.

Παρουσιάζονται επίσης δύο πρωτότυπες μέθοδοι δημιουργίας τροχιάς. Η πρώτη από αυτές βασίζεται σε σύνθετες εικόνες που λαμβάνονται από στατικές σκηνές. Με τη βοήθεια ενός αριθμού από πρωτότυπους αλγό­ριθμους επιτυγχάνει τη δημιουργία απλών ή σύνθετων ρομποτικών τροχιών από ακμές αντικειμένων (ευθείες ή καμπύλες) και γραμμές που σχεδιάζονται στις σύνθετες εικόνες με τη βοήθεια των σχεδιαστικών εργαλείων που παρέχονται. Κάποιοι από αυτούς είναι ο αλγόριθμος αντιστοιχιών για σύνθετες εικόνες, ο αλγόριθμος εύρεσης διαδοχικών σημείων έγχρωμων ακμών και ο αλγόριθμος λέπτυνσης έγχρωμων ακμών. Η δεύτερη μέθοδος βασίζεται στον Ψευδο-Στερεοσκοπικό Οπτικό Αναδραστικό Μηχανισμό Ελέγχου (ΨΣ-ΟΑΜΕ) και ένα πρωτότυπο ΣΤόχο-ΑΝτικείμενο (ΣΤΑΝ) που κατασκευάστηκε για το σκοπό αυτό. Επιτρέπει τη δημιουργία τροχιών σε όλο τον περιβάλλοντα χώρο του ρομπότ.

Τέλος παρουσιάζεται ένας πρωτότυπος μηχανισμός δημιουργίας μονάδων ελέγχου από δομικά στοιχεία και η μεθοδολογία δημιουργίας της τελικής επιθυμητής τροχιάς πριν την οδήγηση του ρομπότ σε πραγματικό χρόνο. Επίσης παρουσιάζεται μια μέθοδος ελέγχου σε πραγματικό χρόνο κατά την οποία η τροχιά βελτιώνεται κατά τη διάρκεια της παρακολούθησης με τη βοήθεια της ΨΣΔΟ. Παρέχονται τέλος σχήματα ελέγχου που στηρίζονται σε αντίστοιχες μονάδες ελέγχου και εξηγείται η λειτουργία τους.