Servo control visual para tareas de seguimiento dinámico tridimensional, mediante la utilización de una cámara en un robot Delta

En el presente artículo se describe el nuevo servo control visual utilizado en tareas de seguimiento dinámico en el sistema denominado Robotenis. Esta plataforma es un robot paralelo dotado de un sistema de adquisición y procesamiento visual. Su principal característica es que posee una arquitectura de control totalmente abierta, planeada con el objeto de diseñar, implementar, probar y comparar estrategias y algoritmos de control a nivel articular y visual. Bajo esta concepción, en las siguientes secciones se muestra una nueva estrategia de control visual que tiene como objetivo el seguimiento dinámico de objetos en el espacio tridimensional. A diferencia de las estrategias mostradas en trabajos anteriores, actualmente se considera la posibilidad de modificar las consignas del seguimiento, permitiendo el agarre o el golpeo del objeto a seguir. Igualmente se considera la estabilidad de Lyapunov de este nuevo control servo visua

Visual Servoing for the Robotenis System: a Strategy for a 3 DOF Parallel Robot to Hit a Ping-Pong Ball

This article describes a new visual servo control and strategies that are used to carry out dynamic tasks by the Robotenis platform. This platform is basically a parallel robot that is equipped with an acquisition and processing system of visual information, its main feature is that it has a completely open architecture control, and planned in order to design, implement, test and compare control strategies and algorithms (visual and actuated joint controllers). Following sections describe a new visual control strategy specially designed to track and intercept objects in 3D space. The results are compared with a controller shown in previous woks, where the end effector of the robot keeps a constant distance from the tracked object. In this work, the controller is specially designed in order to allow changes in the tracking reference. Changes in the tracking reference can be used to grip an object that is under movement, or as in this case, hitting a hanging Ping-Pong ball. Lyapunov stability is taken into account in the controller design

Jacobiano de la Imagen para un Par Estereoscópico de Cámaras: Comparativa entre el Analítico y el Estimado Incorporando la Restricción Epipolar

Este artículo describe un estudio comparativo del comportamiento del Jacobiano estimado de la imagen que incorpora la geometrÃía epipolar del sistema de dos cámaras, frente al bien conocido método del Jacobiano analÃítico que es utilizado por la mayorí

One Camera in Hand for Kinematic Calibration of a Parallel Robot

The main purpose of robot calibration is the correction of the possible errors in the robot parameters. This paper presents a method for a kinematic calibration of a parallel robot that is equipped with one camera in hand. In order to preserve the mechanical configuration of the robot, the camera is utilized to acquire incremental positions of the end effector from a spherical object that is fixed in the word reference frame. Incremental positions of the end effector are related to incremental positions of encoders of the motors of the robot. A kinematic model of the robot is modified in order to take into account possible errors of kinematic parameters. The solution of the model utilizes incremental positions of the resolvers and end effector, the new parameters minimizes errors in the kinematic equations. Spherical properties and intrinsic camera parameters are utilized to model sphere projection in order to improve spatial measurements. The robot system is designed to carry out tracking tasks and the calibration of the system is finally validated by means of integrating the errors of the visual controller

Control Visual Dinámico en una PKM para el Seguimiento y Golpeo de una Pelota de Ping-Pong

En el presente trabajo se describe un controlador innovador que es utilizado en la realización de tareas dinámicas con aplicación en la plataforma Robotenis. Esta plataforma está compuesta principalmente por un robot paralelo dotado de un sistema de adquisición y procesamiento visual. La plataforma Robotenis tiene una arquitectura de control abierta con el objetivo de diseñar, implementar y comparar estrategias de control visual y articular. En las siguientes secciones se describe una nueva estrategia de control visual, especialmente diseñada para el seguimiento de objetos dinámicos en el espacio tridimensional. En contraste con estrategias estudiadas en trabajos previos, donde la referencia de control es constante, en este trabajo se contemplan referencias dinámicas de seguimiento. Mediante este controlador, los cambios de referencia pueden ser utilizados para sujetar objetos bajo movimiento o como en nuestro caso para golpear una pelota de ping-pong. En el diseño del controlador se realiza un análisis de estabilidad por Lyapunov

Estudio comparativo de planificadores de trayectorias en servo control visual

Durante la implementación y desarrollo de algoritmos de servo control visual a menudo se considera la planificación de trayectorias principalmente en dos esquemas: cuando el control se basa en el espacio de la imagen o cuando se trata de trayectorias punto a punto del robot. En el presente artículo se plantea la planificación de trayectorias para tareas de seguimiento, utilizando una arquitectura de control servo visual basado en posición bajo la concepción de mirar y mover dinámico. En esta arquitectura el lazo visual es más lento que el control articular. Por esta razón se propone suavizar los estados intermedios del lazo articular por medio de un planificador específicamente diseñado para tareas de seguimiento. En el planificador de trayectorias propuesto se toman en cuenta las máximas prestaciones del robot y sus elementos así como garantizar la suavidad durante el seguimiento. Se realiza una comparativa con un planificador del tipo polinómico que asegura también prestaciones deseadas. El problema que aquí se plantea se desarrolla y experimenta en un sistema de pruebas especialmente diseñado para realizar pruebas e implementaciones de estrategias y algoritmos de control visual y articular. Este sistema de pruebas está principalmente compuesto por un robot paralelo de 3 GDL y un sistema de visió

Image Based Visual Servoing: Estimated Image Jacobian by Using Fundamental Matrix VS Analytic Jacobian

This paper describes a comparative study of performance between the estimated image Jacobian that come from taking into account the geometry epipolar of a system of two cameras, and the well known analytic image Jacobian that is utilized for most applications in visual servoing. Image Based Visual Servoing architecture is used for controlling a 3 d.o.f. articular system using two cameras in eye to hand configuration. Tests in static and dynamic cases were carried out, and showed that the performance of estimated Jacobian by using the properties of the epipolar geometry is such as good and robust against noise as the analytic Jacobian. This fact is considered as an advantage because the estimated Jacobian does not need laborious previous work prior the control task in contrast to the analytic Jacobian does

A Comparative Study between Analytic and Estimated Image Jacobian by Using a Stereoscopic System of Cameras

This paper describes a comparative study of performance between the estimated image Jacobian that come from taking into account the epipolar geometry in a system of two cameras, and the well known analytic image Jacobian that is utilized for most applications in visual servoing. Image Based Visual Servoing architecture is used for controlling a 3 DOF articular system using two cameras in eye to hand configuration. Tests in static and dynamic cases were carried out, and showed that the performance of estimated Jacobian by using the properties of the epipolar geometry is such as good and robust against noise as the analytic Jacobian. This fact is considered as an advantage because the estimated Jacobian does not need laborious previous work prior to control task in contrast to the analytic Jacobian does

Jacobiano de la Imagen para un Par Estereoscópico de Cámaras: Comparativa entre el Analítico y el Estimado Incorporando la Geometría Epipolar

El presente artículo describe un estudio comparativo entre el comportamiento del Jacobiano calculado de forma analítica y el estimado, incorporando la geometría epipolar, cuando se utiliza un sistema con dos cámaras. La arquitectura de control utilizada es Control Visual Basado en Imagen controlándose un sistema articular de tres g.d.l. utilizando dos cámaras en configuración cámara fija. Se realizaron pruebas tanto en caso estático como en caso dinámico, las cuales mostraron que el método de estimación del Jacobiano que utiliza las propiedades de la geometría epipolar es tan bueno y robusto frente al ruido como el Jacobiano analítico. Esto es considerado como una ventaja, puesto que el Jacobiano estimado no necesita un laborioso trabajo previo como el analítico

Homography-Based Tracking Control for Mobile Robots

This work presents a control strategy that allows a follower robot to track a target vehicle moving along an unknown trajectory with unknown velocity. It uses only artificial vision to establish both the robot’s position and orientation relative to the target. The control system is proved to be asymptotically stable at the equilibrium point, which corresponds to the navigation objective. Experimental results with two robots, a leader and a follower, are included to show the performance of the proposed vision-based tracking control system