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!!!!
