Universidad Politécnica del Bicentenario
Ingeniería Robótica
TESIS
SELECCIÓN Y MANIPULACIÓN DE OBJETOS A PARTIR DE SU FORMA
GEOMÉTRICA Y COLOR POR MEDIO DE UN BRAZO ROBÓTICO
PRESENTA : M.O. César Paúl Carrillo Delgado
Gto, Gto. 3 de Octubre de 2012
•OBJETIVO
•ANTECEDENTES
•INTRODUCCIÓN
•PROGRAMA DE RECONOCIMIENTO
•COMUNICACIÓN CON EL MANIPULADOR(Driver)
•PROGRAMA DEL MANIPULADOR
•RESULTADOS
•MAS APLICACIONES
•CONCLUSIONES
OBJETIVO
Desarrollo de un sistema manual y otro totalmente automático
capaz de seleccionar objetos regulares a partir de su forma y color
tomando como herramientas principales: Software de visión
artificial(desarrollado para esta automatización) brazo robótico
KUKA KR-16 así como lograr la sincronización de los dos elementos
anteriores mediante el diseño de una interfaz de comunicación USB.
ANTECEDENTES
Se le atribuye creación del término Robota a Josef Kapek, lo cual fue
publicado en un articulo en la revista checa Lidové novinyen 1933,
explicó que originalmente los quiso llamar laboři (del latín labor,
trabajo).
La palabra Robota significa literalmente trabajo o labor y
figuradamente "trabajo duro o forzado" en checo.
La palabra robótica, usada para describir este campo de estudio, fue
acuñada por el escritor de ciencia ficción Isaac Asimov.
Robot Manipulador
Un manipulador es un robot multifuncional reprogramable que consiste
en una secuencia de cuerpos rígidos llamados elementos que están
conectados mediante articulaciones prismáticas o de revolución.
PRIMERAS PRUEBAS CON EL MANIPULADOR POR
MEDIO DE UN ELECTROIMAN Y SIN RECONOCIMIENTO DE FORMA
ERROR DE EXACTITUD
ERROR DE ALCANCE
ERROR DE SUJECIÓN
MANIPULACION DE PIEZAS CON GRIPPER
DIFERENTE TIPO DE SUJECIÓN
INTRODUCCION
La robótica tiene como intención final complementar o sustituir las funciones
del ser humano, y sus beneficios se pueden resumir en 4:
•Productividad: Significa aumento de la producción
•Flexibilidad: Permite la fabricación de productos del mismo tipo por mucho
tiempo sin la necesidad de parar, por cansancio.
•Calidad: Debido al alto nivel de repetitividad en las tareas realizadas por los
robots, se asegura una calidad uniforme del producto final.
•Seguridad: Disminuyen las posibilidades de accidentes laborales
Robot Manipulador
•Brazo industrial capaz de levantar 16 KG.
•6 grados de libertad
Consta de 6 elementos y 6 articulaciones.
•Efector final - Gripper
Efector final
Articulación
Elemento
Ventajas
•Mayor precisión sin cansancio.
•Realización de tareas peligrosas.
•Reducción de costos a largo plazo
•Puede acceder a lugares que para el ser humano son de difícil acceso.
•Fuerza para el levantamiento de objetos.
•Mayor rapidez sin perder precisión que el ser humano pierde al cansarse
Desventajas
•Peligrosos según la aplicación.
•Desplazamiento de la mano de obra humana.
•Se necesita una gran inversión inicial.
•Necesitan mantenimiento periódico.
Tipos de programación usadas
GESTUAL
TEXTUAL
Comunicación con el manipulador
PROGRAMA DE RECONOCIMIENTO FORMA
Objetivos principales:
•La captura de imágenes en tiempo real de la escena donde se encuentra la figura a
reconocer, la cual se realiza por medio de una cámara ubicada en la muñeca del
manipulador.
•La toma de decisiones a partir del algoritmo de reconocimiento de forma diseñado
para este proyecto, lo que determinara la trayectoria o camino que el manipulador
deba seguir.
•El manejo a nivel software de las señales necesarias para la comunicación con el
manipulador.
Adquisición de imágenes con iluminación frontal
Formato RGB
320x240
Imágenes Analizadas
Deben tener las siguientes 2 características principales:
•Alto contraste
•Sin efecto de sombra considerable
Figuras sin contraste para algoritmo
manual en reconocimiento y envío
PREPROCESAMIENTO DE IMAGENES
Binarización
Algoritmo para modificar la Morfología
de una imagen
Eliminar areas menores a 100 pixeles
apertura morfológica
erosión seguida de una dilatación
Eliminar objetos incompletos
Rellenar agujeros
Segmentación
El objetivo de la segmentación es simplificar y/o cambiar la representación
de una imagen en otra más significativa y más fácil de analizar.
Para esta automatización se segmentaron imágenes de 40x40 pixeles, esto
debido a que se necesita una referencia para poder determinar la forma
Técnica para el reconocimiento de forma
Técnica para el reconocimiento de forma
Selección del color
Detección de forma en tiempo real y
envió de pieza automáticos
Comunicación con el manipulador
Tiene como como objetivo principal codificar las señales
respectivas a cada figura las cuales son emitidas por el programa
de reconocimiento atravez del puerto USB para que puedan ser
captadas por el Modulo de E/S del manipulador y por medio de
esto poder manejarlas a nivel software en el algoritmo que maneja
al manipulador.
Tarjeta para codificar señales
Modulo de E/S
Captación de señales
Instante en que el manipulador esta receptivo a señales
Programación del Robot y captación
de señales
Selección y orden de piezas(.5m/s)
Espera del robot por la pieza(.5m/s)
Selección y orden de piezas(2m/s)
RESULTADOS TOTALES
Desarrollo de un nuevo algoritmo de reconocimiento
Diseño del modulo de comunicación USB- KUKA KR16
Implementación del sistema electroneumático
Diseño del programa del manipulador capaz de
captar señales solo en instantes requeridos
MAS APLICACIONES
Trabajo a futuro
• Manipulación de diferentes tipos de piezas con un gripper neumático
adaptable a la forma del objeto.
•Utilizar 1 0 2 cámaras digitales diferentes estáticas para controlar los
movimientos del manipulador a partir de una imagen (controlador visual).
•Desarrollar un sistema de agarre para que el manipulador aprenda por si
solo a tomar las piezas de la forma correcta.
•Desarrollar un sistema de bandas (instalación y sincronización) para
cumplir la tarea de alimentar automáticamente las piezas a las diferentes
posiciones de detección.
CONCLUSIONES
Se desarrolló un sistema multidisciplinario (Sistema Optomecatrónico)
el cual abarcó varias áreas importantes como lo fue la óptica, electrónica,
mecánica, computación, neumática y matemáticas. Conjuntando todo esto
se llego a realizar una automatización que tiene un impacto a nivel
industrial, educativo y social debido a lo que su gran gama de aplicaciones le
permite
GRACIAS!!!!
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