Controle cinemático de robôs cooperativos usados na manipulação de objetos.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: NASCIMENTO, Felipe Henrique Neiva do.
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/29374
Resumo: O trabalho aborda uma solução de controle cinemático de múltiplos manipuladores coope- rativos ao longo de uma trajetória pré definida com manipulação de objetos, enquanto um sistema de visão em profundidade localiza e realiza o rastreio do objeto utilizando Filtro de Partículas. O objetivo do trabalho é apresentar uma solução para o problema do controle cinemático em espaço de trabalho para múltiplos manipuladores, com a capa- cidade de rastrear a posição do objeto manipulado. Para isso, são utilizadas técnicas de controle cinemático de manipuladores em espaço de trabalho com uma abordagem para múltiplos robôs cooperativos. Três técnicas de inversão de jacobiano são utilizadas, sendo elas inversa do jacobiano, pseudo inversa e inversa amortecida. A solução de controle dos manipuladores é feita utilizando técnicas de controle proporcional, controle proporcional e integral e controle proporcional e feedforward. As técnicas são implementas em ambiente de simulação utilizando V-REP e em ambiente experimental com dois manipuladores UR5. São feitos testes de resposta ao degrau e de controle em uma trajetória pré definida. Para localização e rastreio do objeto, é utilizado um Kinect em conjunto com ambiente ROS e PCl. Uma técnica de localização baseada em modelos com filtro de partículas é utilizada. São realizados experimentos com os dois manipuladores manipulando um objeto, utilizando princípios de manipulação cooperativa e as técnicas de controle cinemático desenvolvidas. Ainda é feito a integração do controle cinemático dos dois manipuladores com o sistema de localização e rastreio. As técnicas de inversão do jacobiano são aplicadas com sucesso e uma comparação entre os resultados é realizado, sendo optado a técnica de inversa amortecida para o resto do trabalho. O controle da trajetória é realizado com sucesso nos três tipos de controle, mas apenas no controle proporcional feedforward o erro de regime permanente é zero. A manipulação cooperativa é feita com sucesso, mas devido a um atraso na comunicação, existe um erro de regime permanente. A localização baseada em modelos desenvolvida consegue localizar e rastrear o objeto durante a trajetória, porém, devido a diversas incertezas no ambiente de experimento e imprecisão do sensor, a qualidade do rastreio é menor do que a esperada. Mesmo assim, o rastreio do objeto é feito com sucesso.
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Para isso, são utilizadas técnicas de controle cinemático de manipuladores em espaço de trabalho com uma abordagem para múltiplos robôs cooperativos. Três técnicas de inversão de jacobiano são utilizadas, sendo elas inversa do jacobiano, pseudo inversa e inversa amortecida. A solução de controle dos manipuladores é feita utilizando técnicas de controle proporcional, controle proporcional e integral e controle proporcional e feedforward. As técnicas são implementas em ambiente de simulação utilizando V-REP e em ambiente experimental com dois manipuladores UR5. São feitos testes de resposta ao degrau e de controle em uma trajetória pré definida. Para localização e rastreio do objeto, é utilizado um Kinect em conjunto com ambiente ROS e PCl. Uma técnica de localização baseada em modelos com filtro de partículas é utilizada. São realizados experimentos com os dois manipuladores manipulando um objeto, utilizando princípios de manipulação cooperativa e as técnicas de controle cinemático desenvolvidas. Ainda é feito a integração do controle cinemático dos dois manipuladores com o sistema de localização e rastreio. As técnicas de inversão do jacobiano são aplicadas com sucesso e uma comparação entre os resultados é realizado, sendo optado a técnica de inversa amortecida para o resto do trabalho. O controle da trajetória é realizado com sucesso nos três tipos de controle, mas apenas no controle proporcional feedforward o erro de regime permanente é zero. A manipulação cooperativa é feita com sucesso, mas devido a um atraso na comunicação, existe um erro de regime permanente. A localização baseada em modelos desenvolvida consegue localizar e rastrear o objeto durante a trajetória, porém, devido a diversas incertezas no ambiente de experimento e imprecisão do sensor, a qualidade do rastreio é menor do que a esperada. Mesmo assim, o rastreio do objeto é feito com sucesso.This work addresses a kinematic control solution for multiple cooperative manipulators in a pre defined trajectory with object manipulation, while a depth vision system locates and tracks an object using Particle Filter. The general objective is to present a solution for task space control with kinematic control for multiple manipulators, with the ability to locate and track the position of the manipulated object. To this end, kinematic control techniques are used with an approach for multiple cooperative robots. Three techniques for jacobian inverse are used, being them jacobian inverse, pseudo inverse and damped least squares. The control solutions used for the manipulators are proportional control, proportional and integral control and proportional feedforward control. These techniques are implemented in the V-REP simulator and in an experimental enviroment with two UR5 manipulators. Step response and pre defined trajectory control tests are realized. For object location and tracking, a Kinect is used in the ROS ambient with PCL. A technique for localization based on models with particle filter is used. Experiments with both arms manipulating an object are done, using cooperative manipulators principles and the kinematic control techniques developed. Both systems are integrated together for dual arm kinematic control with object localization and tracking. The jacobian inverse techniques developed are applied with success and a comparison beetween the performance of the three is done, where it was found that the damped least squares method is the best method for the rest of the work. The trajectory control is successfully done with the three controllers, but the steady state error goes to zero only with the proportional feedforward control. The dual arm manipulation is done with success, but there is a delay in the communication system, resulting on a steady state error. The model based localization method developed can locate and track the object during the trajectory but, because a uncertainty in the experimental enviroment and sensor inaccuracy, the tracking quality is smaller than expected. Nevertheless, the tracking is done successfully.El trabajo aborda una solución de control cinemático de múltiples manipuladores cooperativos. moviéndose a lo largo de una trayectoria predefinida con la manipulación de objetos, mientras que un sistema de visión de profundidad localiza y rastrea el objeto usando Filtro de partículas. El objetivo de este trabajo es presentar una solución al problema de control cinemático en el espacio de trabajo para múltiples manipuladores, con la capacidad ciudad de seguimiento de la posición del objeto manipulado. Para ello, las técnicas de control cinemático de los manipuladores del espacio de trabajo con un enfoque de múltiples robots cooperativos. Se utilizan tres técnicas de inversión jacobiana: son inversas del jacobiano, pseudoinversas e inversas amortiguadas. La solución de control manipuladores se hace usando técnicas de control proporcional, control proporcional y control integral y proporcional y feedforward. Las técnicas se implementan en un entorno simulación mediante V-REP y en un entorno experimental con dos manipuladores UR5. Las pruebas de control y respuesta escalonada se realizan en una trayectoria predefinida. Para ubicación y seguimiento del objeto, se utiliza un Kinect junto con el entorno ROS y PCl. Se utiliza una técnica de localización basada en modelos con un filtro de partículas. Los experimentos se llevan a cabo con los dos manipuladores manipulando un objeto, utilizando principios de manipulación cooperativa y las técnicas de control cinemático desarrolladas. También se realiza la integración del control cinemático de los dos manipuladores con el sistema. localización y seguimiento. Se aplican con éxito técnicas de inversión jacobiana y se realiza una comparación entre los resultados, optando por la técnica inversa humedecido para el resto del trabajo. El control de trayectoria se realiza con éxito en el tres tipos de control, pero solo en el control proporcional feedforward el error de régimen permanente es cero. La manipulación cooperativa se realiza con éxito, pero debido a un retraso. en la comunicación, hay un error de estado estable. Localización basada en modelos desarrollado puede localizar y rastrear el objeto durante la trayectoria, sin embargo, debido a varias incertidumbres en el entorno del experimento y la inexactitud del sensor, la calidad del el seguimiento es menor de lo esperado. Aun así, el seguimiento del objeto se realiza con éxito.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEIPÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICAUFCGLIMA, Antonio Marcus Nogueira.LIMA, A. M. N.Lima, A.M.N.LIMA AMN.http://lattes.cnpq.br/2237395961717699MORAIS, Marcos Ricardo Alcântara de.MORAIS, M. R. A.MORAIS, MARCOS R. A.MORAIS, M.R.A.http://lattes.cnpq.br/6425114303423453OLIVEIRA, Alexandre Cunha.OLIVEIRA, A. C.Oliveira, Alexandre Cunha.de oliveira, A. C.http://lattes.cnpq.br/6699829609793478VELOSO, Luciana Ribeiro.VELOSO, L. 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NASCIMENTO, Felipe Henrique Neiva do. Controle cinemático de robôs cooperativos usados na manipulação de objetos. 2019. 131 fl. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica), Universidade Federal de Campina Grande, Centro de Engenharia Elétrica e informática, Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2019. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/29374
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