Relational positioning in robot task specification and execution
- Autores: Adolfo Rodríguez Tsouroukdissian
- Directores de la Tesis: Luis Basañez Villaluenga (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2009
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Raúl Suárez Feijóo (presid.), Joan Rosell Gratacos (secret.), Federico Thomas Arroyo (voc.), Martín Mellado Arteche (voc.)
- Materias:
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- Resumen
Las operaciones de posicionamiento son ubícuas en entornos industriales, y su ejecución automática por manipuladores robóticos es cada vez más frecuente. La escencia de una tarea que contempla operaciones de posicinamiento se encuentra en las relaciones geométricas que deben satisfacerse entre el objeto manipulado y su entorno. Estas relaciones frecuentemente pueden describirse como una secuencia de movimientos restringidos, donde cada paso está descrito en términos de restricciones geométricas. Este trabajo presenta el posicionamiento relacional como un mecanismo para explotar estas relaciones. Los solucionadores de problemas de restricciones geométricas son un elemento central en el posicionamiento relacional, y se encargan de establecer el mapa entre restrcciones geométricas y regiones del espacio de trabajo de movimientos permitidos.
La tesis comienza con una revisión de movimientos de cuerpos rígidos, y describe cómo el movimiento relativo entre multiples cuerpos puede expresarse en términos de restricciones geométricas. Luego se presenta una revisión del estado del arte en solución de problemas de restricciones geométricas y sus aplicaciones, incluyendo una caracterización del problema de satisfacción de restricciones geométricas, y una discusión de las técnicas de solución existentes.
Luego se introduce una metodología para solucionar problemas de restricciones geométricas llamada Positioning Mobile with respect to Fixed (PMF). Esta trata el problema de calcular eficientemente todas las posibles configuraciones que un objeto móvil puede tener al satisfacer un conjunto de restricciones geométricas definidas entre sus elementos geométricos y los de su entorno. Las aplicaciones de dicha metodología a tareas robotizadas se detalla, en particular a la especificación de tareas programadas fuera de línea y a la ejecución asistida de tareas teleoperadas.
A través de problemas específicos se muestra cómo secuencias de ensamblaje pueden ser especificadas en términos de restricciones geométricas y de moviemientos en las direcciones no restringidas (controlados por posición o fuerza). Seguidamente, se propone una metodología para planificar movimientos libres de colisión para objetos sujetos a restriccions geométricas, la cual complementa las técnicas de solución anteriormente mencionadas en la generación de planes de ejecución de tareas descritas en términos de restricciones geométricas.
En lo que respecta a la ejecución de tareas teleoperadas, el solucionador desarrollado es incorporado en un sistema de teleoperación bilateral, donde ayudas tanto visuales como hápticas son utilizadas para asistir a un operador en la ejecución de movimientos restringidos. Dos tipos diferentes de dispositivo háptico y de algoritmo de control para realimentación háptica se comparan experimentalmente, resaltando las ventajas y desventajas asociadas a cada uno.
Finalmente se realiza una revisión de la arquitectura de software implementada, resaltando algunos tópicos importantes a considerar a la hora de diseñar una pieza compleja de sofware científico, como lo son la eficiencia, la robustez, la modularidad, la escalabilidad y la portabilidad.
