Control visual basado en flujo de movimiento

Este artículo describe una nueva técnica para el seguimiento de trayectorias empleando control basado en imagen denominada control visual basado en flujo de movimiento. Esta estrategia permite el seguimiento de trayectorias especificadas en el espacio de la imagen presentando asimismo un correcto desempeño en el espacio cartesiano 3-D. Una de las principales aportaciones conseguidas con la aplicación de control visual basado en flujo de movimiento es la posibilidad de realizar el seguimiento de forma no dependiente del tiempo, lo que permite asegurar un correcto seguimiento de la trayectoria en la imagen al no verse el sistema sometido a restricciones temporales

Control visual de robots manipuladores. Una herramienta para su diseño y aprendizaje

En este artículo se describe una nueva herramienta para la simulación y ejecución de sistemas de control basados en imagen en robots manipuladores. Esta herramienta, por un lado, permite ajustar de forma fácil e intuitiva los distintos parámetros implicados en una tarea de control visual y, por otro, puede aplicarse a tareas de docencia para facilitar el aprendizaje de este tipo de sistemas de control visual cada vez más extendidos y con un ámbito de aplicación creciente. Esta herramienta tiene implementados algoritmos clásicos de control basados en imagen así como otros más novedosos basados en momentos que confieren mayor flexibilidad al sistema, asimismo, el carácter docente de la misma permite la fácil integración de nuevos algoritmos de control visual para su evaluación.Este trabajo ha sido parcialmente financiado por OMRON tras la concesión del premio OMRON de “Iniciación a la investigación e innovación en automática” durante la convocatoria de 2003

Control visual basado en características de un sistema articulado. Estimación del jacobiano de la imagen utilizando múltiples vistas

En la presente tesis se aborda el control visual de un sistema de tres grados de libertad utilizando dos cámaras fijas débilmente calibradas. Se trabaja con un esquema de Control Basado en Imagen, y más específicamente en la estimación en línea del jacobiano de la imagen. Se proponen nuevos algoritmos de estimación del jacobiano de la imagen usando técnicas no iterativas. Estos nuevos algoritmos se basan en la deinición de un factor de fiabilidad que depende de los movimientos ya realizados en el espacio de las articulaciones y sus respectivos cambios en las características. Además, se incorporado en la estimación del jacobiano la información de la geometría epipolar, en la figura de la matriz fundamental. Los resultados de las pruebas llevadas a cabo tanto en tareas de posicionamiento como de seguimiento, y la comparación realizada con los métodos existentes en la bibliografía, demuestran que la incorporación de la geometría epipolar y el factor de fiabilidad en la estimación del jacobiano de la imagen, incrementa la robustez del sistema frente al ruido. Esta contrastación se ha extendido al jacobiano obtenido mediante un cálculo analítico, Se comprueba que con el método propuesto en la presente tesis se alcanzan las mismas prestaciones que el jacobiano analítico obtenido luego de un riguroso y delicado proceso de calibración de cámaras, calibración cinemática, transformación cámara-robot, jacobiano del robot, y reconstrucción tridimensional. Se verifica la conveniencia de este nuevo método al no depender de las mismas relaciones que el jacobiano analítico. Se presentan además, dos aplicaciones adicionales de control visual: En la primera de ellas, se describen dos métodos para estimar el jacobiano de la imagen a partir de líneas. En la segunda, se muestra un control visual de robots móviles, utilizando la estimación de la homografía entre un plano del robot y la imagen. The present thesis deals with the visual servoing of an articular system of 3 d.o.f. using two fixed and weakly calibrated cameras. The servoing architecture is Image Based Visual Servoing, and this work deals especifically whith the online estimation of the image Jacobian. New algorithms for the estimation of the imagen Jacobian with no iteratives techniques are proposed. These new algorithms are based on the definition of a reliability factor which depends on both movements already realized into the joint space and their respective feature changes. In addition to the reliability factor, information from the epipolar geometry standed for the fundamental matrix has been also incorporated in the estimation of the imagen Jacobian. Experiments have been carried out in both positioning tasks and following tasks. By comparison with the existing methods in the literature, it is showed that the incorporation of the epipolar geometry and the reliabilty factor in the estimation of the image Jacobian, increases robustness of the system against noise. Experiment contrasts have been extended to the analytic Jacobian. It is showed that the same performance of the analytic Jacobian is attained with the method proposed in the present thesis. It is well known that the analytic Jacobian is obtained after a severe and delicate work in camera calibration, cinematic calibration, camera-robot transformation, robot Jacobian, and 3D reconstruction. The convenience of the proposed method is proved since this method does not depend on the same relations as the analytic Jacobian. Furthermore two control visual aplications are presented. In the first one, two methods of estimation of the image Jacobian from lines are described. In the second one, a visual servoing of mobile robots using the estimation of the homography between a plane and the image is described

Navegación y conducción autónoma de vehículos con geometría Ackermann

Este proyecto realizará la simulación e implementación de un sistema de navegación y conducción autónoma, generalizando para plataformas de geometría Ackermann. Todo ello se probará sobre un vehículo a escala y un circuito real en el que además de circular, habrá que sortear obstáculos, aparcar, etc

Diseño, simulación y control de un robot humanoide espacial

Nuevos conocimientos, riquezas, trascendencia, vida más allá de los límites conocidos… Estos principios podrían identificarse como los objetivos de la ciencia o del propio ser humano, pero también fueron los principios que se tuvieron en el siglo XV cuando se decidió explorar el planeta o que se tienen para explorar el universo actualmente. Para explorar el universo se han empleado robots, los cuales tienen un papel importante debido a las condiciones extremas presentes en planetas extraterrestres. Mientras que los humanos han logrado poner un pie en la luna, se tienen conocimientos de las condiciones de planetas como Marte, Venus o Júpiter, los cuales ayudarán en futuras misiones espaciales. Hay muchos tipos de robots en el espacio, pero aquellos con forma humana son los que nos interesarán. Algunas tareas requieren que el robot se mueva de forma similar a los humanos, use las mismas herramientas que en misiones humanas o robóticas anteriores o la interacción con ellos sea más natural. En primer lugar, se ha analizado el estado del arte en el que se encuentra actualmente la robótica o robots espaciales. Tras conocer sus orígenes, se ha pasado a clasificarlos en robots espaciales en órbita y robots planetarios. Tras esto, se ha profundizado en la clase de robot que se utilizará, la cual es un humanoide. Se tomará como robot de partida al robot TALOS de la compañía española PAL robotics. Tras ello, entramos en la metodología y desarrollo del proyecto, en la cual se explicarán los pasos que se seguirán para poder tener un robot humanoide nuevo, totalmente funcional, para realizar tareas en gravedad 0. Para ello se contará con numerosas herramientas software y, gracias a ellas, con numerosos controladores diferentes. Para comprobar si todos estos desarrollos matemáticos sirven de algo, se han realizado a modo de prueba 3 simulaciones con el simulador y se analizarán las gráficas que se extraen de las maniobras. Estas gráficas ayudarán a comprender si los cálculos realizados han llegado a buen cauce. Por último, se aportarán las conclusiones que se han obtenido tras la realización del proyecto y se propondrán ampliaciones de este por si algún estudiante / docente se animara a continuar estos desarrollos o les sirvieran para avanzar en los suyos propios

Control selectivo por visión artificial del brazo Robotnik

La intención directa del presente proyecto es la de adquirir conocimientos de manera autónoma sobre materias de robótica y visión artificial, materias que no se imparten como tales en el itinerario de un graduado en G.I.T.I. y que siempre me han llamado la atención e interesado. Esto culminaría con la realización de una aplicación práctica que coordine las diferentes técnicas estudiadas. Se pretende obtener la solución de un problema real en que el papel de la visión sea tanto selectivo como extractivo y de control. Selectivo porque se desea que el robot elija según el color el objetivo sobre el que realizar alguna acción en lo que se llama procesamiento de imágenes. Extractivo porque la posición del objeto en la imagen permitirá obtener ciertos parámetros con los que el robot realizará debidamente la acción para la cual ha sido programado. La aplicación también incluirá una parte de control de movimiento de los motores. Tanto el proceso de definición de los objetivos como el de la aplicación a desarrollar han sido extensamente deliberados para conseguir un equilibrio entre practicidad y dificultad. Finalmente, se decidió que la aplicación del brazo robótico consistiera en la extracción de objetos de un color determinado (selectivo) en movimiento en una cinta transportadora. En esta aplicación solo sería necesario el uso de tres de los seis grados de libertad disponibles, aquellos que permiten la disposición del extremo en cualquier posición y orientación en el plano de actuación del robot (plano vertical). Además, la limitación de grados de libertad en el movimiento del objeto que supone el desplazamiento rectilíneo permite el control con una única cámara que extraiga los parámetros necesarios para realizar la captura. La cinta transportadora fue simulada con una guía situada en una mesa métrica para limitar el movimiento a uno rectilíneo. Se pretendió que ofreciera la menor resistencia al avance para poder simular lo mejor posible velocidad constante.Escuela Técnica Superior de Ingeniería IndustrialUniversidad Politécnica de Cartagen

Desarrollo de módulo de visual servoing para el repositorio open source ASIBOT

La finalidad de este proyecto es el desarrollo de un módulo software que permita el movimiento automático de un robot hacia un objeto dado, según las imágenes que proporcionará una cámara que llevará un robot en su efector final. En otras palabras, se busca desarrollar un módulo software que implemente un sistema de control Visual Servoing para robots. Este módulo se liberará como parte del repositorio software Open Source ASIBOT. Al sistema se le indicarán cuatro puntos en coordenadas imagen, que formen un cuadrado, y que tendrá como referencia constante. Otro módulo se encargará de la segmentación de un objeto o varios del entorno que vea la cámara, de los cuales se obtendrán cuatro puntos que definan su cuadro delimitador. Con esto se inicia un bucle de control, que a cada paso irá encuadrando los puntos del objeto con respecto a los puntos de referencia a través del movimiento del robot. El bucle se detiene cuando el encuadre tenga un error menor a un umbral o cuando el bucle ha superado un número especificado de iteraciones. Una vez finalizada la acción de control, se muestra el tiempo utilizado y se dibujan varias gráficas mostrando la evolución del error y de la posición de los motores a cada iteración del sistema. También se devuelven valores que indican la convergencia y la rapidez del sistema.The purpose of this proyect is the development of a software module, that allows the automatic movement of a robot towards a given object, based on images provided by a camera mounted on a robot end effector. In other words, it seeks to develop a software module that implements a Visual Servoing control system for robots. This module will be released as part of the Open Source software repository ASIBOT. The system will be given 4 points, forming a square in image coordinates, having them as a constant reference. Another module will be responsible for the segmentation of one or various objects from the camera’s visible environment, from which four points are obtained to define their bounding box. After this, a control loop is initiated, which at each step will be fitting the points of the object with regard to the reference points across the movement of the robot. The control loop stops when the setting error drops down below a certain threshold or when the loop reaches a previosly set number of iterations. Once the control part is finished, we show the elapsed time and several graphs showing the evolution of both the error and the position of the engines associated to every iteration of the system. Also, the system returns values indicating the convergence and the quickness of the system.Ingeniería Industria