[pt] Muitos dos robôs industriais utilizados atualmente seguem
uma programação
baseada em rastreamento de trajetórias. O robô é guiado
por um operador humano para
localizações fixas onde ele atuará. Esses movimentos são,
então, gravados na linguagem
de programação residente no controlador do robô, de forma
que este seja capaz de
repetir as tarefas. Este método pode ser suficiente para,
por exemplo, movimentar
objetos entre locais fixos. Como o robô está treinado para
se movimentar em posições
fixas, todas as partes do manipulador, bem como todos os
objetos que serão
manipulados devem estar em posições bem definidas, ou uma
nova programação deverá
ser feita. Outra metodologia é a de teleoperação, na qual
a movimentação de sistemas
robóticos é executada em modo manual, no qual o operador
trabalha em uma arquitetura
mestre-escravo controlando direta e continuamente as
posições do manipulador. Para
essas tarefas é necessário apenas que o sistema possua um
alto grau de repetibilidade,
uma vez que quaisquer erros absolutos de posicionamento
são visualmente
compensados pelo operador humano. Porém em certas
aplicações robóticas essas
técnicas de programação de manipuladores são impraticáveis
ou insatisfatórias. A
primeira vem a ser impraticável no caso de alta
variabilidade do ambiente onde a tarefa
está sendo feita. O segundo método atribui ao robô uma
precisão absoluta baixa, devido
a própria deficiência da percepção humana. Este trabalho
segue pelas tendências
modernas de automação, as quais vêm colocando uma
crescente ênfase em robôs
guiados por sensores e programação off-line, automatizando
total ou parcialmente
muitas das tarefas a serem executadas. Sensores, como
câmeras ligadas a um sistema de
visão computacional, detectam diferenças entre a posição
real do manipulador e a
posição desejada. Estas diferenças são então enviadas para
os controladores, para que
estes corrijam a trajetória pré-programada. Os comandos de
movimento do manipulador
são programados off-line por um sistema de CAD, sem a
necessidade de ativar o robô,
permitindo maior velocidade em sua validação e na
resolução de problemas.
Apresentam-se neste trabalho metodologias e técnicas para
o posicionamento do
manipulador utilizando-se, para tanto, câmeras em sua
extremidade. Uma vez
posicionado o manipulador em relação ao espaço de
coordenadas do mundo, é possível
deslocá-lo com segurança e precisão em sua área de
trabalho, o que é imprescindível
para automatização de tarefas complexas. O trabalho está
concentrado nas aplicações de
técnicas de visão computacional à calibração de
manipuladores. Como estudo de caso
utiliza-se uma situação real, de um manipulador submarino
de seis graus de liberdade,
para intervenções submarinas em plataformas de petróleo.
Abordam-se a calibração de
câmeras, reconhecimento de padrões, correlação de padrões
em imagens distintas,
estereoscopia, cinemática direta e inversa de
manipuladores e a união de todas estas
técnicas para o posicionamento do manipulador em sua área
de trabalho. / [en] Many of today´s industrial robots are still programmed to
follow trajectories. The
robot is guided by a human operator to the desired fixed
application locations. These
motions are recorded and are later edited, within the
robotic language residing in the
robot controller, and played back, for the robot to be
able to repetitively perform its
task. This methodology is enough to move objects between
fixed locations. As the robot
is trained to move within fixed positions, all manipulator
parts, as well as all the objects
which will be manipulated need to be in well defined
positions, otherwise another
program is needed. Another methodology would be
teleoperation, where the robotic
system`s movements are executed in manual mode, having the
operator working in a
master-slave architecture, controlling direct and
continuously the positions of the robot.
For these tasks it is needed only for the system to have
enough repeatability, once any
absolute positioning errors can be visually compensated by
the human operator. On the
other side, in certain robotic applications, both
programming techniques are either not
practical or inefficient. The first, where the human
operator teaches the trajectories to
the robot, is not possible when there is high variance in
the environment where the task
is being performed. The second method, the teleoperation,
has low absolute accuracy,
due the deficiencies of human perception. This project
follows modern tendencies of
automation, which give increasing emphasis on robots
guided by sensors and off-line
programming, partially or completely automating many of
the tasks to be executed.
Sensors such as cameras eloed to a system of computational
vision detect differences
between the actual and desired position of the
manipulator. This information is sent to
controllers to correct the pre-programated trajectory. The
manipulator movement
commands are programmed off-line by a CAD system, without
need even to turn on the
robot, allowing for greatest speed on its validation, as
well as problem solving. This
work presents methodologies and techniques which allow the
precise positioning of the
manipulator using cameras in its end-effector. Once it is
positioned in relation with the
world frame, it is possible to move the manipulator with
safety and precision its work
area, as is needed for automation of complex tasks. This
work is focused on
computational vision techniques applied for manipulator
calibration. It is based on a real
case of a subsea manipulator of six degrees of freedom,
used for underwater
interventions in oil exploring platforms. The subjects
treated in this work include
camera calibration, pattern recognition, position
tracking, stereopsis, direct and inverse
manipulator kinematics and the union of all techniques for
manipulator positioning in
the work area.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:9319 |
| Date | 22 November 2006 |
| Creators | MIGUEL ANGELO GASPAR PINTO |
| Contributors | RICARDO TANSCHEIT |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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