pengembangan motion capture system untuk...
TRANSCRIPT
PENGEMBANGAN MOTION CAPTURE SYSTEMUNTUK TRAJECTORY PLANNING
ELVA SUSIANTI
2209204802
Pembimbing:
1. ACHMAD ARIFIN, ST., M. Eng., Ph.D2. Ir. DJOKO PURWANTO, M. Eng., Ph.D.
Bidang Keahlian Teknik Elektronika
Program Pasca Sarjana Teknik Elektro
Institute Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) 2012
Outline
• Pendahuluan
• Dasar TeoriLatar Belakang
• Metodologi Penelitian
• Hasil dan Pembahasan
• Penutup
Chapter 12
Pendahuluan
• Latar Belakang
• Perumusan Masalah
• Batasan Masalah
• Maksud dan Tujuan
• Manfaat Penelitian
Chapter 12
Latar Belakang
Bipedal robot trajectory planning ditentukan manual
Motion Capture System yang ada sekarang mahal
Teknologi Motion capture yang low cost untuk
bipedal robot trajectory planning secara online
Rumusan Masalah
Pembuatan trajectory planning untuk kaki menggunakan simulator planar 3 dof
Pembacaan posisi marker untuk semua gerakan kaki berjalan
Penentuan metode pengolahan image menjadi image biner
Prosedur perhitungan posisi sudut hip, knee dan ankle
untuk semua gerakan
Batasan Masalah
Gerakan yang dilakukan tidak untuk gerakan ekstrimketika sudut hip lebih besar dari sembilan puluh derajat
Kecepatan gerakan kaki harus dipertahankan agar marker tetapdideteksi kamera ketika kaki bergerak
•Kecepatan gerakan kaki harus dipertahankan agar marker tetap dideteksi kamera ketika kaki bergerak.•Gerakan yang dilakukan tidak untuk gerakan ekstrim ketika sudut hip lebih besar dari sembilan puluh derajat.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menggunakan kamera low cost dalam
metode motion capture system untuk menangkap gerakan kaki manusia
ketika berjalan. Melakukan pengolahan image menjadi image biner untuk
mendapatkan data posisi dan besaran sudut hip, knee dan ankle.
Hasil motion capture system digunakan untuk membuat
trajectory planning robot.
Manfaat PenelitianManfaat penelitian antara lain untukmengembangkan image processing
untuk menghasilkan motion capture system
yang lowcost dengan menggunakan kamerawebcam. Pengembangan dan penyempurnaanlebih lanjut terhadap sistem akan menambahvariasi gerakan dan dapat ditampilkan dalambentuk simulasi 3D.
Lindequist
(Reports from
MSI, 2004 )
Capture image
menggunakan satukamera dan satu objekyang sudah dipasangimarker (Ultra Violet)
Kajian
Pustaka
Huang (IEEE Transactions
On Robotics And
Automation,2001)
Pola berjalan padabiped robot, walking cycle, trajectory hip and foot.
Lindequist dan Huang
Trajectory planning
PENGEMBANGAN
MOTION CAPTURE
SYSTEM UNTUK
HUMANOID ROBOT
TRAJECTORY
PLANNING
Fase gaya berjalan
Stance Phase
• 1. Initial Contact• 2. Foot Flat• 3. Mid Stance• 4. Heel Off
Swing Phase
• 1. Toe off
• 2. Mid-swing
• 3. Initial Contact
Blok diagram
Chapter 12
Image processing
Kamera
webcam
Kordinatmarker
(x,y)
Sudut hip, knee dan
ankle
Trajectory
Planning
Normalisasi Filtering Threshold
BinerTahap
Persiapan
Marker
• Sensor pasif (kertas merah)• Bentuk Diameter 4cm• Ditempelkan ke kostum putih
6. Toe5. Heel
4. Ankle
3. Knee
2. Hip
1. Body
Spesifikasi peralatan 2
• Kamera webcam portable denganinterface USB
• Tipe chip Color CMOSimage sensor yang bisamenyimpan gambarhingga resolusi 640x480
• Video formatnya 24bit RGB dengan frame rate 320x240 sampai 30 frame/s
Chapter 12
Ruangan
• Ruangan ukuran 4.5m x 3m x 3m (p x l x t)
• Ditutupi kain putih
• Jarak kamera ke model 2.05m
Jalur berjalan
3 m
Kamera Batas berjalan
4.5 m
2 m
Antar Muka Sistem
a) Image display citra asli yang ditangkap kamera
b) Image display setelah image processing
c) Image display plot stick figure berdasarkan posisi marker
d) Image display tampilan kurvasudut hip
e) Image display tampilan kurvasudut knee
f) Image display tampilan kurvasudut ankle
g) Botton normalisasih) Botton filter gaussiani) Botton filter rata-rataj) Botton image binerk) Menu play file video manual dan
otomatisl) Tampilan koordinat markerm) Menu pilihan tampilan stick
figure, continious atau single model
n) Simpan data sudut, tampilkandan bersihkan grafik
Chapter 12
a
b
c
d
e
f
g h
i
j
l
mn
Penentuan KoordinatStart
Baris = -1
Kolom = 0
Scan baris and determine ymin
Baris = ymin
Kolom = 0
Scan baris and determine ymax
A
A
Baris = ymin,
Tinggi area = ymax – ymin
Kolom = 0
Scan kolom and determine xmin
Kolom = xmin, Tinggi area = ymax
– ymin
Baris = ymin
Scan kolom and determine xmax
x = (xmax - xmin)/2 + xmin
y = (ymax - ymin)/2 + ymin
Stop
Start
Baris = ymax4, lebar area =
lebar_canvas-xmax4, Kolom = xmax4
Scan baris and determine ymin6
Baris = ymax4
Kolom = xmin6
B
B
Scan kolom and determine xmin6
Scan kolom and determine xmax6
x6 = (xmax6 - xmin6)/2 + xmin6
y6 = (ymax6 - ymin6)/2 + ymin6
Stop
Scan baris and determine ymax6
Baris = ymax4
Kolom = xmax4
Baris = ymin6, lebar area =
lebar_canvas-xmax4, Kolom = xmax4
Mathematical skeletal model
• θ1 : hip joint angle
• θ2 : knee joint angle
• θ3 : ankle joint angle
Chapter 12
1
2
Hip
Knee
Ankle
Body
Heel
Toe3
Pengujian bagian image processing
• Pengujian warna merah, orange, kuning dan biru
• Pengujian warna hijau, hitam, orange danmerah
Chapter 12
Kalibrasi sudut
Chapter 12
0
5
10
15
20
25
30
35
1 6 11 16 21 26 31 36
S
u
d
u
t
(
d
e
g)
Jumlah data
Trajectory Planning
Chapter 12
-20.00
-10.00
0.00
10.00
20.00
30.00
0 200 400 600 800 1000 1200 1400Sud
ut
Hip
(d
eg)
t (ms) -30.00
-20.00
-10.00
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
0 200 400 600 800 1000 1200 1400Sud
ut
Kn
ee
(d
eg)
t (ms)
0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.00
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Sud
ut
An
kle
(d
eg)
t (ms)
Kesimpulan
Marker berbentuk bola agar gerakan lebih mudah ditangkap kamera
Pengembangan motion capture system untuk bipedal
robot trajectory planning dilakukan dengan menggunakankamera low cost
Saran
Tambahan satu atau dua kamera untuk joint movement yang berbeda