Desenvolvimento de esquema de controle com realimentação visual para um robô manipulador

This work proposes a kinematic control scheme, using visual feedback for a robot arm with five degrees of freedom. Using computational vision techniques, a method was developed to determine the cartesian 3d position and orientation of the robot arm (pose) using a robot image obtained through a camera. A colored triangular label is disposed on the robot manipulator tool and efficient heuristic rules are used to obtain the vertexes of that label in the image. The tool pose is obtained from those vertexes through numerical methods. A color calibration scheme based in the K-means algorithm was implemented to guarantee the robustness of the vision system in the presence of light variations. The extrinsic camera parameters are computed from the image of four coplanar points whose cartesian 3d coordinates, related to a fixed frame, are known. Two distinct poses of the tool, initial and final, obtained from image, are interpolated to generate a desired trajectory in cartesian space. The error signal in the proposed control scheme consists in the difference between the desired tool pose and the actual tool pose. Gains are applied at the error signal and the signal resulting is mapped in joint incrementals using the pseudoinverse of the manipulator jacobian matrix. These incrementals are applied to the manipulator joints moving the tool to the desired pose

Este trabalho propõe um esquema de controle cinemático, utilizando realimentação visual para um braço robótico com cinco graus de liberdade. Foi desenvolvido um método que utiliza técnicas de visão computacional, para a determinação da posição e orientação cartesiana tridimensional (pose) do braço robótico a partir da imagem do mesmo fornecida por uma câmera. Um rótulo triangular colorido é disposto sobre a garra do manipulador robótico e regras heurísticas eficientes são utilizadas para obter os vértices desse rótulo na imagem. Métodos numéricos são usados para recuperação da pose da garra a partir desses vértices. Um esquema de calibração de cores fundamentado no algoritmo K-means foi implementado de modo a garantir a robustez do sistema de visão na presença de variações na iluminação. Os parâmetros extrínsecos da câmera são calibrados usando-se quatro pontos coplanares extraídos da imagem, cujas posições no plano cartesiano em relação a um referencial fixo são conhecidas. Para duas poses distintas da garra, inicial e final, adquiridas através da imagem, interpola-se uma trajetória de referência em espaço cartesiano. O esquema de controle proposto possui como sinal de erro a diferença entre a pose de referência e a pose atual da garra. Após a aplicação de ganhos, o sinal de erro é mapeado em incrementos de junta utilizando-se a pseudoinversa do jacobiano do manipulador. Esses incrementos são aplicados às juntas do manipulador, deslocando a garra para a pose de referência