A Framework for Interactive Teaching of Virtual Borders to Mobile Robots

The increasing number of robots in home environments leads to an emerging coexistence between humans and robots. Robots undertake common tasks and support the residents in their everyday life. People appreciate the presence of robots in their environment as long as they keep the control over them. One important aspect is the control of a robot's workspace. Therefore, we introduce virtual borders to precisely and flexibly define the workspace of mobile robots. First, we propose a novel framework that allows a person to interactively restrict a mobile robot's workspace. To show the validity of this framework, a concrete implementation based on visual markers is implemented. Afterwards, the mobile robot is capable of performing its tasks while respecting the new virtual borders. The approach is accurate, flexible and less time consuming than explicit robot programming. Hence, even non-experts are able to teach virtual borders to their robots which is especially interesting in domains like vacuuming or service robots in home environments.Comment: 7 pages, 6 figure

A Synthetic Algorithm for Tracking a Moving Object in a Multiple-Dynamic Obstacles Environment Based on Kinematically Planar Redundant Manipulators

This paper presents a synthetic algorithm for tracking a moving object in a multiple-dynamic obstacles environment based on kinematically planar manipulators. By observing the motions of the object and obstacles, Spline filter associated with polynomial fitting is utilized to predict their moving paths for a period of time in the future. Several feasible paths for the manipulator in Cartesian space can be planned according to the predicted moving paths and the defined feasibility criterion. The shortest one among these feasible paths is selected as the optimized path. Then the real-time path along the optimized path is planned for the manipulator to track the moving object in real-time. To improve the convergence rate of tracking, a virtual controller based on PD controller is designed to adaptively adjust the real-time path. In the process of tracking, the null space of inverse kinematic and the local rotation coordinate method (LRCM) are utilized for the arms and the end-effector to avoid obstacles, respectively. Finally, the moving object in a multiple-dynamic obstacles environment is thus tracked via real-time updating the joint angles of manipulator according to the iterative method. Simulation results show that the proposed algorithm is feasible to track a moving object in a multiple-dynamic obstacles environment

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

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 sub-problemas 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.Tesi