Control visual de un brazo manipulador con 7GDL, en base a visión monocular, para el seguimiento de objetivos

Abstract

La necesidad de incrementar la producción de las grandes empresas en la Primera Revolución Industrial permitió el desarrollo de nuevas máquinas, tecnologías y actividades, configurando el entorno perfecto para la aplicación de máquinas y procedimientos autónomos como los brazos manipuladores. En la última década se han ampliado las actividades que realizan los brazos manipuladores a diversas áreas como rescate, medicina e industria aeroespacial. La principal tarea de un brazo manipulador es alcanzar un objetivo por medio de sus elementos perceptivos. Esta tarea conlleva escoger los sensores necesarios para percibir el mundo tomando en cuenta el costo, el peso y el espacio. En esta investigación se dará solución a este problema con el uso de un sensor de visión, es decir una cámara. El mecanismo de control que se presenta se basa en dividir el movimiento tridimensional en dos movimientos sobre dos planos: Uno de estos planos es el mismo que el plano de la cámara (plano XY ) y el otro plano será perpendicular al primero y se refiere a la profundidad (plano XZ). El movimiento del objetivo en el plano de la cámara será calculado por medio del flujo óptico, es decir la traslación del objetivo del tiempo t al t + 1 en el plano XY . En cambio, el movimiento en el plano de la profundidad se estimará mediante el filtro de Kalman usando las variaciones de la traslación obtenida del flujo óptico y de la rotación dada por la matriz de cinemática directa. Finalmente, el movimiento planificado en cada plano se ejecutará de forma intercalada infinitesimalmente, obteniendo así un movimiento continuo para los tres ejes coordenados (XY Z). Los resultados experimentales obtenidos, han demostrado que se realiza un camino limpio y suavizado. Se han llevado a cabo pruebas con diferentes intensidades de iluminación, mostrando un error promedio de la trayectoria de movimiento de µx,y,z = 5.05, 4.80, 3.0 en centímetros con iluminación constante, por lo que se tiene una desviación estándar σx,y,z = 2.21, 2.77, 1.45 en centímetros. Al obtener resultados satisfactorios en las pruebas elaboradas. Se puede concluir que es posible solucionar el problema del movimiento tridimensional de un brazo manipulador dividiéndolo en dos subproblemas que trabajan en planos perpendiculares. Esta solución nos proporciona una trayectoria suave, ya que el mecanismo de control se realiza en cada instante de tiempo obteniendo un movimiento natural.