Construção e controle inteligente de um manipulador robótico com dois graus de liberdade

The present work shows the development and construction of a robot manipulator with two rotary joints and two degrees of freedom, driven by three-phase induction motors. The positions of the arm and base are made, for comparison, by a fuzzy controller and a PID controller implemented in LabVIEW® programming environment. The robot manipulator moves in an area equivalent to a quarter of a sphere. Experimental results have shown that the fuzzy controller has superior performance to PID controller when tracking single and multiple step trajectories, for the cases of load and no load

Modelagem e simulação das juntas de um manipulador robótico cilíndrico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Geração e otimização de trajetórias de um manipulador robótico utilizando algoritmos genéticos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Mapeamento da cinemática inversa de um manipulador robótico utilizando redes neurais artificiais configuradas em paralelo

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

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

Análisis de un brazo robótico con Gazebo y ROS para tareas de inspección remota en el CERN

Con el devenir de los tiempos e incentivado por el desarrollo tecnológico, la cantidad y complejidad de los experimentos realizados en el conocido laboratorio de física de partículas, C.E.R.N, ha alcanzado límites insospechados. Además, su evolución se acentúa y motiva con cada nuevo descubrimiento. Prueba de estas ansias por desvelar las entrañas y secretos del universo se encuentra en el choque de 13 TeV que tuvo lugar el pasado mes de mayo. Con él, no sólo se marcaban inequívocamente las expectativas del complejo para este nuevo ciclo de funcionamiento, sino que además se daba el pistoletazo de salida a la carrera que culminaría con el descubrimiento de los pentaquarks. A nivel ingenieril, esta mejora de las capacidades del complejo implica un exponencial endurecimiento de las exigencias impuestas a los sistemas empleados. Por consiguiente y de forma inevitable, las condiciones del interior del acelerador migran hacia baremos cada vez más drásticos. Tanto es así que los niveles de radiación alcanzados actualmente limitan notablemente el acceso de personal al acelerador; lo que se traduce en un incremento de los tiempos de mantenimiento y reparación. Actualmente estos retardos tratan de ser mitigados mediante el uso de robots móviles operados remotamente. De entre ellos, llama la atención aquél conocido bajo el acrónimo T.I.M (Train for RP Survey and visual inspection in LHC). Este tren, constituido por 5 vagones, se desplaza a lo largo del acelerador de partículas midiendo los niveles de radiación y oxígeno al tiempo que proporciona realimentación visual. En el presente proyecto se propone la mejora de las tareas de inspección y mantenimiento mediante la integración de un manipulador robótico de 6 grados de libertad en uno de los vagones del citado tren. De este modo, se consigue un sistema capaz de trasladarse a cualquier punto del acelerador, en un tiempo record, y realizar una gran cantidad de tareas de mantenimiento que comprenden desde simples inspecciones visuales a complejas labores como puede ser desatornillado o extracción de componentes dañados. Por otro lado, se plantea un segundo desarrollo sobre el que sustentar el diseño propuesto: “Construcción de un simulador robótico de alta fiabilidad, basado en ROS y Gazebo”. Adicionalmente, esta herramienta Software atiende a otros fines complementarios: sirve de trampolín para futuros desarrollos encauzados a la mejora del sistema mecánico; entrega una herramienta de bajo coste con la que analizar la integración de nuevos hitos en robótica y, por último, permite evaluar la adopción de un nuevo paradigma de programación en el que ROS se encuentre inmerso.

Projeto e desenvolvimento de robô cartesiano de baixo custo para manipulação de produtos em linhas de média cadência

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEB

Aplicação de um sistema robótico utilizando recursos de sistemas CAD/CAM para o processo de fresamento

Sistemas produtivos industriais podem combinar, em células de manufatura, diferentes características de automação de processos permitindo interfaceamento e possibilitando a flexibilização e otimização da manufatura. Nos processos de fabricação, as dificuldades para a execução de processos de usinagem convencional ou mesmo através de comando numérico, quando se dispõe de máquinas adequadas para a fabricação de peças de geometrias complexas, podem limitar a criatividade, bem como dificultar o desenvolvimento do processo produtivo de forma otimizada. As dificuldades encontradas vão desde fixação das peças, necessidades de dispositivos especiais, restrições nos volumes de trabalho de máquinas CNC e mesmo a geração de trajetórias complexas para máquinas com limitações de eixos. Este trabalho propõe uma metodologia alternativa para usinagem, especialmente fresamento, com desenvolvimento de um algoritmo capaz de, através da utilização de recursos de sistemas CAD/CAM, traduzir arquivos gráficos para uma linguagem de programação utilizada em robôs. Na aplicação utilizam-se recursos dos sistemas CAD/CAM para gerar, numa primeira etapa, o código de programação para máquinas-ferramenta de comando numérico e posterior adaptação, para aplicação em sistemas robóticos. Informações de caminhos de ferramenta para usinagem em máquinas CNC são convertidos, através de uma interface computacional, em trajetórias a serem seguidas por uma ferramenta guiada por um manipulador de robô industrial. Os parâmetros de processo são também adequados as restrições dos sistemas robotizados. A viabilidade do sistema proposto é confirmada através de testes realizados em modelos de superfícies complexas, onde o objetivo do referido trabalho foi alcançado.

Controle de Manipulador Redundante Utilizando Realimentação Visual

In conventional robot manipulator control, the desired path is specified in cartesian space and converted to joint space through inverse kinematics mapping. The joint references generated by this mapping are utilized for dynamic control in joint space. Thus, the end-effector position is, in fact, controlled indirectly, in open-loop, and the accuracy of grip position control directly depends on the accuracy of the available kinematic model. In this report, a new scheme for redundant manipulator kinematic control, based on visual servoing is proposed. In the proposed system, a robot image acquired through a CCD camera is processed in order to compute the position and orientation of each link of the robot arm. The robot task is specified as a temporal sequence of reference images of the robot arm. Thus, both the measured pose and the reference pose are specified in the same image space, and its difference is utilized to generate a cartesian space error for kinematic control purposes. The proposed control scheme was applied in a four degree-of-freedom planar redundant robot arm, experimental results are shown

Diseño y evaluación de un sistema de medida de aceleración en el elemento terminal de un manipulador de cinemática paralela

[ES]Este proyecto tiene como objetivo desarrollar una línea de investigación de opciones de sensorización de un mecanismo mediante acelerómetros. Se construirá para ello un sistema de adquisición y tratamiento de señales destinado a la sensorización de un mecanismo de cinemática paralela en base a los conocimientos adquiridos durante el curso. Se trabajará además con otros alumnos para llevar a cabo el diseño y montaje de un robot prototipo de cinemática paralela de dos grados de libertad sobre el que se experimentará y llevará a cabo el proyecto. Se plantean de este modo dos líneas de trabajo que se desarrollarán en este proyecto: Elaboración de un sistema de adquisición y tratamiento de señales adaptable a distintos sensores. Utilización de señales de múltiples acelerómetros para conocer en primer lugar aceleración, y de ser posible, posición de puntos de interés del mecanismo.

Control de un sistema de accionamientos de traslación basado en correa para un manipulador de cinemática paralela

[ES]Este Trabajo de Fin de Grado “Control de un sistema de accionamientos de traslación basado en correa para un manipulador de cinemática paralela” tiene como objetivo principal la implementación de un sistema de control que nos permita manejar un manipulador de cinemática paralela de dos grados de libertad accionado mediante dos motores eléctricos de corriente continua. Como componente central de este sistema de control, se dispondrá de un ordenador portátil cuyo procesador será el encargado de ejecutar las acciones necesarias para que pueda llevarse a cabo esta actividad de control. De esta forma, la tarea más importante y laboriosa a llevar cabo en este proyecto será el desarrollo de un aplicación de control que, corriendo en el citado ordenador, permitirá al usuario manejar el manipulador de cinemática paralela en cuestión. Para ello, esta aplicación deberá ser capaz de interpretar las ordenes de movimiento dadas por el usuario y transmitirlas al procesador del mencionado ordenador. Además de todo lo anterior, para completar el desarrollo del sistema de control, será necesaria la implementación de diversos sensores que se encargarán de detectar y transmitir las señales necesarias para evitar situaciones de emergencia en el que el manipulador estuviese a punto de chocar con algún objeto o persona. En conclusión, mediante el cumplimiento de los objetivos de este Trabajo de Fin de Grado, se va a disponer de un sistema de control sencillo, intuitivo y fácilmente operable, que va a permitir a cualquier futuro usuario del mismo el manejo de un robot de cinemática paralela.

Análisis y comparación de movimientos parásitos en manipulador paralelo 1-PRS 2-PRU

[ES]En primer lugar, se analiza el contexto investigador tratando de aportar una visión global de la situación de la I+D en el entorno geográfico, institucional y departamental. En segundo lugar, describo de forma somera la temática general en la que enmarcar las dos propuestas de investigación mencionadas así como los objetivos generales que me planteo. En tercer lugar, se realiza aquí una recopilación de los resultados previos de investigación que sirven de punto de partida para las líneas de investigación que aquí se plantean. En último lugar, planteo las dos líneas de investigación con detalle, incluyendo los fundamentos necesarios y resultados preliminares

Aplicación de ROS: Sistema Operativo Robótico sobre Lego Mindstorms NXT

[ES]El objetivo de este Trabajo de Fin de Grado es estudiar el programa llamado ROS, un entorno para la programación de robots. Proporciona una serie de herramientas, librerías, drivers… que facilitan en gran medida la programación de sistemas robóticos. Para realizar este estudio se utilizará ROS para crear una aplicación para un robot LEGO Mindstorms NXT. Estos robots son pequeños y versátiles, y son adecuados para la investigación. La aplicación que se llevará a cabo será un seguidor de línea, un robot capaz de seguir una pista dibujada sobre una superficie de otro color. Para programar la aplicación, se utilizarán en la medida de lo posible las herramientas proporcionadas por ROS. De esta manera, se espera alcanzar una mayor comprensión de ROS y de su funcionamiento, con sus fortalezas y sus debilidades.

Diseño mecánico de manipulador paralelo XY.

[ES]El proyecto consiste en el desarrollo mecánico de un manipulador paralelo basado en un mecanismo de cadena cerrada y 5 pares de rotación moviéndose en un mismo plano, de modo que cubra un espacio de manipulación previamente definido. Para ello se realizan los diseños en programas de CAD y se realizan los planos de diseño y montaje con el objetivo de posteriormente llevar el diseño a la realidad.

Diseño de una junta esférica flexible para un manipulador de alta precisión.

ES]El Trabajo Fin de Grado que se presenta a continuación tiene como objetivo principal el diseño de una unión flexible que formará parte de las patas de un robot de cinemática paralela. Por la propia arquitectura de estos mecanismos, y para dotar a la plataforma de movimientos precisos, esta unión, ubicada en la parte superior de las patas, debe deformarse al ser sometida a esfuerzos de flexión y torsión. Se realiza un adecuado diseño que maximice las deformaciones de dicha unión a la par que se garantiza una adecuada duración de la misma para la aplicación requerida. A su vez, se comprueba que las tensiones a las que se verá sometida no superan el límite de fluencia del material elegido. Todo ello se realiza de forma computacional mediante el método de los elementos finitos.