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Joint Angle Estimation for an Industrial Manipulator Robot via Convolutional Object Detection and K-means Clustering
Indexado
WoS WOS:001472387100022
Scopus SCOPUS_ID:105001263210
DOI 10.1007/978-3-031-83210-9_22
Año 2025
Tipo proceedings paper

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Accurate estimation of joint angles in industrial manipulator robots can help to improve robotic applications in different scenarios. Depending on the robot's size and application, as well as the actuator type (it can be pneumatic) it can be expensive and hard to acquire an encoder to obtain feasible joint angle information. Moreover, visual joint angle estimation for manipulators can be used for robot automatic calibration, anomaly detection, and monitoring. In this work, we propose a joint angle estimation for an ABB industrial manipulator robot by using convolutional object detection methods (CNNs) and k-means clustering. In particular, we trained and evaluated the use of the You Only Look Once (YOLO) algorithm for the joint angle detection task. For this, we first build an image dataset of different joint configurations of the manipulator robot. Then, we train, calibrate, and test the YOLO object detection method. Then, we analyze several frames to obtain different detection measures and apply k-means clustering to improve the joint position estimation. Finally, we employ geometric analysis to estimate the joint angles considering a lateral perspective of the robot. We compare the estimation of the joint angles with the encoder measures of the robot, and we demonstrate that our method can reach low error results at different robot configurations. The proposed method can enhance joint angle estimation for different industrial applications.

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Disciplinas de Investigación



WOS
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SciELO
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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Pablo Vasconez, Juan - Universidad Nacional Andrés Bello - Chile
2 del Rio, Julio - Universidad Nacional Andrés Bello - Chile
3 Moya, Viviana - Univ Internac Ecuador UIDE - Ecuador
Universidad Internacional del Ecuador - Ecuador
4 Pilco, Andrea - Univ Internac Ecuador UIDE - Ecuador
Universidad Internacional del Ecuador - Ecuador
5 Briseno, Inesmar - Universidad Nacional Andrés Bello - Chile
6 Pantoja, Jenny - Universidad Nacional Andrés Bello - Chile
7 Menendez, Oswaldo - Universidad Católica del Norte - Chile
8 Guarda, T -
9 Portela, F -
10 Gatica, G -

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Financiamiento



Fuente
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo
National Research and Development Agency of Chile
ANID (National Research and Development Agency of Chile) under Fondecyt

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos



Agradecimiento
This work has been supported by ANID (National Research and Development Agency of Chile) under Fondecyt Grants 11240105 and 11241171.
This work has been supported by ANID (National Research and Development Agency of Chile) under Fondecyt Grants 11240105 and 11241171.

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