Grasping Points Determination Using Visual Features

This paper discusses some issues for generating point of contact using visual features. To address these issues, the paper is divided into two sections: visual features extraction and grasp planning. In order to provide a suitable description of object contour, a method for grouping visual features is proposed. A very important aspect of this method is the wa

A toy rock climbing robot

The goal of this thesis was to build a simple toy rock climbing robot, and to explore problems related to grasping, path planning, and robot control. The robot is capable of climbing a wall of pegs either under manual control through a host system and an infrared interface, or on the basis of a set of pre-recorded keyframes. In addition, the robot can climb certain peg configurations using a cyclic gait. The robot climbs in an open-loop mode without sensor feedback. All communications are sent through the IR connection, and the tether to the robot consists only of two power wires

Visual Perception System for Aerial Manipulation: Methods and Implementations

La tecnología se evoluciona a gran velocidad y los sistemas autónomos están empezado a ser una realidad. Las compañías están demandando, cada vez más, soluciones robotizadas para mejorar la eficiencia de sus operaciones. Este también es el caso de los robots aéreos. Su capacidad única de moverse libremente por el aire los hace excelentes para muchas tareas que son tediosas o incluso peligrosas para operadores humanos. Hoy en día, la gran cantidad de sensores y drones comerciales los hace soluciones muy tentadoras. Sin embargo, todavía se requieren grandes esfuerzos de obra humana para customizarlos para cada tarea debido a la gran cantidad de posibles entornos, robots y misiones. Los investigadores diseñan diferentes algoritmos de visión, hardware y sensores para afrontar las diferentes tareas. Actualmente, el campo de la robótica manipuladora aérea está emergiendo con el objetivo de extender la cantidad de aplicaciones que estos pueden realizar. Estas pueden ser entre otras, inspección, mantenimiento o incluso operar válvulas u otras máquinas. Esta tesis presenta un sistema de manipulación aérea y un conjunto de algoritmos de percepción para la automatización de las tareas de manipulación aérea. El diseño completo del sistema es presentado y una serie de frameworks son presentados para facilitar el desarrollo de este tipo de operaciones. En primer lugar, la investigación relacionada con el análisis de objetos para manipulación y planificación de agarre considerando diferentes modelos de objetos es presentado. Dependiendo de estos modelos de objeto, se muestran diferentes algoritmos actuales de análisis de agarre y algoritmos de planificación para manipuladores simples y manipuladores duales. En Segundo lugar, el desarrollo de algoritmos de percepción para detección de objetos y estimación de su posicione es presentado. Estos permiten al sistema identificar objetos de cualquier tipo en cualquier escena para localizarlos para efectuar las tareas de manipulación. Estos algoritmos calculan la información necesaria para los análisis de manipulación descritos anteriormente. En tercer lugar. Se presentan algoritmos de visión para localizar el robot en el entorno al mismo tiempo que se elabora un mapa local, el cual es beneficioso para las tareas de manipulación. Estos mapas se enriquecen con información semántica obtenida en los algoritmos de detección. Por último, se presenta el desarrollo del hardware relacionado con la plataforma aérea, el cual incluye unos manipuladores de bajo peso y la invención de una herramienta para realizar tareas de contacto con superficies rígidas que sirve de estimador de la posición del robot. Todas las técnicas presentadas en esta tesis han sido validadas con extensiva experimentación en plataformas reales.Technology is growing fast, and autonomous systems are becoming a reality. Companies are increasingly demanding robotized solutions to improve the efficiency of their operations. It is also the case for aerial robots. Their unique capability of moving freely in the space makes them suitable for many tasks that are tedious and even dangerous for human operators. Nowadays, the vast amount of sensors and commercial drones makes them highly appealing. However, it is still required a strong manual effort to customize the existing solutions to each particular task due to the number of possible environments, robot designs and missions. Different vision algorithms, hardware devices and sensor setups are usually designed by researchers to tackle specific tasks. Currently, aerial manipulation is being intensively studied to allow aerial robots to extend the number of applications. These could be inspection, maintenance, or even operating valves or other machines. This thesis presents an aerial manipulation system and a set of perception algorithms for the automation aerial manipulation tasks. The complete design of the system is presented and modular frameworks are shown to facilitate the development of these kind of operations. At first, the research about object analysis for manipulation and grasp planning considering different object models is presented. Depend on the model of the objects, different state of art grasping analysis are reviewed and planning algorithms for both single and dual manipulators are shown. Secondly, the development of perception algorithms for object detection and pose estimation are presented. They allows the system to identify many kind of objects in any scene and locate them to perform manipulation tasks. These algorithms produce the necessary information for the manipulation analysis described in the previous paragraph. Thirdly, it is presented how to use vision to localize the robot in the environment. At the same time, local maps are created which can be beneficial for the manipulation tasks. These maps are are enhanced with semantic information from the perception algorithm mentioned above. At last, the thesis presents the development of the hardware of the aerial platform which includes the lightweight manipulators and the invention of a novel tool that allows the aerial robot to operate in contact with static objects. All the techniques presented in this thesis have been validated throughout extensive experimentation with real aerial robotic platforms