Manipulação bimanual em robôs antropomórficos: movimentos síncronos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Araújo, Sara Manuela Eira
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1822/42007
Resumo: Dissertação de mestrado integrado em Eletrónica Industrial e Computadores
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spelling Manipulação bimanual em robôs antropomórficos: movimentos síncronosBimanual manipulation in anthropomorphic robots: synchronous movementsEngenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e InformáticaDissertação de mestrado integrado em Eletrónica Industrial e ComputadoresEste trabalho de mestrado consistiu na continuidade do trabalho anteriormente desenvolvido, que permitia à plataforma robótica ARoS desempenhar movimentos unimanuais semelhantes aos dos realizados pelos humanos (Costa e Silva, 2011; Araújo, 2013). Assim, o novo passo consistia em dotar este robô antropomórfico de movimentos bimanuais e também semelhantes aos dos realizados pelos humanos. Por isso, o modelo de controlo e planeamento de movimentos bimanuais, desenvolvido neste trabalho, conta com factos observados em investigações experimentais com humanos. Essencialmente, o objetivo principal era gerar movimentos nos dois braços do robô, que de certa forma, representassem a capacidade de coordenação e cooperação dos dois braços humanos nas tarefas de manipulação bimanual de objetos. Como tal, desenvolveu-se um modelo de planeamento de movimento bimanual, considerando que para uma determinada tarefa de manipulação bimanual os dois braços começam e acabam o seu movimento ao mesmo tempo, ou seja, movimentos síncronos. O modelo de planeamento de movimento bimanual, de uma forma geral, consiste, primeiramente, no cálculo das posturas finais de ambos os braços e só depois de calculadas estas posturas é que se procede para o cálculo das trajetórias livres de colisões para os dois braços e mãos. O modelo de planeamento de movimento bimanual síncrono, desenvolvido neste trabalho, foi validado a partir de duas tarefas de manipulação de objetos, onde o robô desempenha uma sequência de movimentos bimanuais. Na primeira tarefa este tem que agarrar duas colunas dispostas na mesa e inseri-las na base do toyvehicle, enquanto que na segunda as duas colunas encontram-se incorretamente inseridas na base do toy-vehicle e o robô tem, assim, que corrigir a disposição das colunas. Os movimentos desempenhados pelo robô nestas duas tarefas demonstram um comportamento semelhante ao dos humanos, demonstram que este é capaz de movimentar os seus braços-mãos sem que estes colidam um com o outro, nem com os obstáculos presentes no cenário e que o algoritmo é capaz de calcular os movimentos num tempo muito reduzido. De forma a demonstrar que o ARoS é capaz de executar uma tarefa bem mais complexa, desenvolveu-se um modelo que permite planear uma sequência de diferentes movimentos, tanto unimanuais como bimanuais síncronos. Assim, projetou-se uma terceira tarefa em que o robô tem que abrir uma garrafa térmica e entornar o seu líquido para o interior de um copo. Nesta tarefa é possível verificar que o robô consegue planear toda a sequência de movimentos, em que cada movimento é determinado num curto espaço de tempo. Além do mais, a forma como o robô desempenha esta tarefa é semelhante à forma como os humanos também a desempenhariam.This master thesis consisted on the continuation of the work previously undertaken that allowed the robotic platform to perform unimanual movements similar to those realized by humans (Costa e Silva, 2011; Araújo, 2013). Thus, the next step consisted on endowing this anthropomorphic robot ARoS with human-like bimanual movements. Therefore, the model of control and planning bimanual movements, developed in this work, relies on facts and regularities observed in experimental investigations with humans. Essentially the main goal was to generate movements in both robotic arms, which somehow represented the ability of coordination and cooperation between the two human arms in bimanual object manipulation tasks. As such, it was developed a model for planning bimanual movement, considering that for a given bimanual manipulation task the two arms begin and end their movement at the same time, i.e., synchronous movements. The bimanual movement planning model in a general way consists, first, in the calculation of the two final arms postures and then, once these postures have been computed, we proceed with the generation of collision free trajectories for the two arms and hands. The synchronous bimanual movement planning model, developed in this work, was validated based on two object manipulation tasks, where the robot performs a sequence of bimanual movements. In the first task the robot has to grasp two columns disposed on the table and insert them in the toy-vehicle base, while in the second task the two columns are incorrectly inserted at the base of toy-vehicle and the robot has to correct the disposition of the columns. The movements performed by the robot in these two tasks showed a behaviour similar to the humans’ one, showed that the robot is able to move its arms and hands without them colliding with each other neither with the obstacles in the environment and that the algorithm is capable of calculating the movements in a very short time. In order to demonstrate that ARoS is able to perform a more complex task, we developed a model that allows to plan a sequence of different movements: unimanual and bimanual synchronous movements. Thus, it was projected a third task in which the robot had to open a thermos bottle and pour the liquid into a glass. In this task it was possible to check that the robot is able to plan the entire sequence of movements, where each movement is calculated in a short time. Furthermore, the way that the robot performs this task is similar to the way that humans also would perform.Bicho, EstelaSilva, Eliana Oliveira CostaUniversidade do MinhoAraújo, Sara Manuela Eira20142014-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1822/42007porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:43:02Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/42007Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:40:26.078683Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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