Planeador servo visual de trayectorias para manipulación robótica

Abstract

El uso de robots manipuladores en entornos industriales es cada vez más frecuente, muchos de estos sistemas dependen de sensores costosos y no son muy óptimos ya que están programados para cumplir con una tarea determinada en un entorno controlado, considerando además que en el desempeño de estas labores se requieren sistemas precisos, autónomos, eficientes y de bajo costo, se hacen necesarias técnicas que permitan el cumplimiento de estas tareas considerando dichos factores, técnicas que permitan dar al robot mayor autonomía y flexibilidad en entornos que no sean completamente estructurados en los cuales la tarea puede dificultarse e inclusive fallar. Con esto en consideración, el trabajo presente pretende implementar un conjunto de técnicas que permitan eliminar la dependencia de reprogramar el robot ante un cambio en su entorno de trabajo, aumentado con esto la adaptabilidad y recíprocamente disminuyendo tiempos y costos de implementación. Este trabajo aborda la teoría base para los robots manipuladores, las técnicas de planeación de rutas así como su implementación basada en Lazy PRM, también se aborda la teoría del control servo visual y su implementación, la demostración de estas técnicas se da en un entorno simulado en ROS, en éste se incluirá el planeador de rutas que permitirá llegar a un punto de línea de vista directa al objeto de interés en un entorno con presencia de obstáculos, con lo cual se modelará y simulará el robot y su espacio de trabajo, luego se diseñará un controlador servo visual que lleve al robot a una posición en la cual pueda tomar el objeto, todo esto aplicado al robot Motoman HP20D. Al final del trabajo se evidencia la efectividad de las dos técnicas mencionadas y la gran utilidad del framework ROS para el desarrollo de aplicaciones robóticas, siendo que para la técnica de planeación basa en Lazy PRM se obtuvo un tiempo de 0.038s para los experimentos en dos dimensiones y un tiempo de planeación mínimo de 5.9s cuando la técnica es aplicada al manipulador HP20D, a su vez se demuestra el correcto funcionamiento de la técnica de control visual a través de varios experimentos que permiten evidenciar la estabilización del controlador con un error promedio inferior a 8px.