Planificación de trayectoria para un brazo robótico articulado de cinco grados de libertad utilizando visión artificial

Abstract

La planificación de trayectorias en brazos robóticos industriales, se realiza resolviendo ecuaciones, en las que intervienen el estado inicial y el estado final del brazo robótico; ante un cambio en estos estados, se necesita volver a ingresar los diferentes datos y calcular las nuevas ecuaciones, no se cuenta con un sistema que actúe automáticamente ante circunstancias inesperadas, como es el caso de cambiar la posición final deseada del efector final del brazo robótico. La presente tesis tiene como objetivo diseñar e implementar un algoritmo de planificación de trayectoria para un brazo robótico articulado de cinco grados de libertad utilizando visión artificial. El algoritmo contiene las etapas básicas de un sistema de visión artificial, el software se desarrolla en Microsoft Visual Studio 2012, utilizando el lenguaje de programación C#. El programa requiere tener como datos de entrada las imágenes de dos cámaras web, y el resultado son las coordenadas cartesianas del punto de referencia, con el fin de ubicar el efector final del brazo robótico en este punto de referencia. Los resultados obtenidos en la prueba de eficacia, indican que la eficacia en el posicionamiento del efector final del robot en el espacio es del 100%, la precisión de posicionamiento en el espacio es del 96.38% y el error absoluto promedio es de 1.65 cm. El sistema obtenido es eficaz dentro del volumen de trabajo en el que se capturan las imágenes, y manteniendo una intensidad de luz menor a 50 luxes en la plataforma del brazo robótico. La precisión obtenida es suficiente para tomar objetos mediante una garra, es capaz de resolver problemas que requieran posicionar el efector final ejecutor de un brazo robótico, con el objetivo de trasladar objetos a una ubicación final deseada dentro del volumen de trabajo. PALABRAS CLAVE: Visión artificial; planificación de trayectoria; algoritmo; volumen de trabajo; brazo robótico.

Path planning in industrial robotic arms, is carried out by solving equations, in which the initial state and the final state of the robotic arm are involved; to a change in these states, you need to re-enter the different data and calculate the new equations, do not have a system that automatically act in unexpected circumstances, as is the case of changing the desired final position of the end effector of the robotic arm. This thesis aims to design and implement an algorithm path planning for a robotic arm articulated five degrees of freedom using artificial vision. The algorithm contains the basic steps of an artificial vision system, the software is developed in Microsoft Visual Studio 2012 using the programming language C #. The program requires having as input the images of two webcams, and the result are the Cartesian coordinates of the reference point, in order to position the end effector of the robotic arm in this reference point. The results of the efficacy test, indicate that the efficiency in positioning the end effector of the robot in space is 100%, the accuracy of positioning in space is 96.38% and the average absolute error is 1.65 cm. The obtained system is effective in the work volume in which images are captured, and maintaining a light intensity less than 50 lux on the platform of the robotic arm. The precision obtained is sufficient to take objects with a gripper, is able to solve problems requiring position the end effector of a robotic arm in order to move objects to a desired final location within the work volume. KEYWORDS: Artificial vision; path planning; algorithm; work volume; robotic arm.