informe proyecto dsp

8/18/2019 Informe Proyecto DSP

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Universidad Industrial de Santander. Mendoza, Duarte. Control Manipulador Robótico por Procesamiento de Imagen.

Premio Colombiano de Informática ACIS 2011

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Resumen — En este proyecto se busca llevar a cabo laimplementación del tratamiento de imagen como herramientadecisiva en el comportamiento de un manipulador robótico de6 grados de libertad, este manipulador realizará una selecciónde los objetos presentados ante él recogiéndolos y ubicándolosen orden de mayor a menor en un punto común. Para la

programación de tareas del robot y el procesamiento deimagen se usa MATLAB como software de programación,

junto con su toolbox de procesamiento de imagen.

Índice de Términos — procesamiento de imagen,manipulador robótico, MATLAB

I. INTRODUCCIÓN

En los manipuladores robóticos es imperativoseleccionar las trayectorias de movimiento que seanmás convenientes para llevar a cabo la tarea

programada, en muchas de esas ocasiones, por noespecificar casi todas, estas tareas están ligadas a procesamiento de información visual. Un tipo detareas comúnmente usado en la programación demanipuladores robóticos es el denominado “ pickand place”, donde el manipulador únicamentenecesita llevar a cabo una operación de reubicación, por lo general los puntos donde se recoge y dondese ubica el objeto a manipular son indicados deforma precisa, pero cuando la tarea se vuelve máscompleja y este punto no es determinado, o se

requiere hacer una interpretación de la situaciónantes de tomar una trayectoria. En el casoespecificado para este proyecto, se llevará a cabouna selección de mayor a menos de tres objetosdispuestos para un manipulador robóticoLynxmotion - AL5B, el cual cuanta con seis gradosde libertad. La selección de los objetos comenzará

con una imagen en vista de altura, donde a través dela toolbox de MATLAB para tratamiento deimagen, se interpretarán todas las figuras dispuestasen la fotografía para su posterior ordenamiento demayor a menor, dando los datos de posicionamientoal brazo robótico, donde este procederá a recogerlosen el orden especificado.

El problema de interpretación de la imagen nos

lleva a aplicar los conocimientos adquiridos en elcurso de tratamiento de señales, ya que toda imagen puede estar representada por una matriz donde cadaelemento es un pixel dentro de ella y cada color esun valor en la configuración de colores RGB. Portanto todo se reduce al tratamiento de una secuenciade valores discretos, una señal discreta.

Metodología: se empezará explicando lascaracterísticas físicas del manipulador robótico queserá la sección 2, el tratamiento de imagen seencuentra dado en la sección 3, el control detrayectoria se encuentra en la sección 4, lassecciones 5 y 6 corresponden a conclusiones yreferencias respectivamente.

II.

CARACTERISTICAS DEL MANIPULADOR ROBÓTICO

A. Lynxmotion AL5B

El brazo robótico AL5B proporciona unmovimiento rápido, preciso y repetible. Lascaracterísticas del robot: rotación de la base,hombro, codo, movimiento de la muñeca, pinzafuncional (efector final), y la opción de girar lamuñeca. El brazo robótico Al5B es un sistema conun diseño de larga duración, Todo lo necesario paramontar y operar el robot está incluido en el kit, condiferentes opciones de software de control.Elementos mecánicos:

El kit del brazo robótico AL5B consta de los

CONTROL DE UN MANIPULADOR ROBÓTICOA TRAVÉS DE PROCESAMIENTO DE IMAGEN

Mendoza Yeisson y Duarte Katherin.{heavyeisson, katherin_12_18}@hotmail.com

Universidad Industrial de Santander


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siguientes componentes:• Soportes negros de aluminio• Tubos de aluminio• Base a base de polímero.• Piezas de unión cortadas a laser con alta

precisión

• Servomotores Hitec• Paquete electrónico

Figuara 1: Brazo robótico AL5B

III. TRATAMIENTO DE LA IMAGEN

El tratamiento de imagen se basa en la librería de procesamiento de imagen que viene incluida en el paquete de MATLAB, en esta sección se procederáa explicar los diferentes pasas del tratamiento deimagen que conlleva a identificar, ubicar y ordenarde mayor a menor los objetos que se encuentran enla fotografía, para posteriormente usar el brazorobótico en el desplazamiento físico de las figuras.

El Primer paso es leer la imagen a partir delcomando imread de la librería de imagen deMATLAB, el cual carga imágenes monocromáticaso poli cromáticas como vector, en el caso de coloresRGB son tres valores por pixel, como pasoconsecuente se lleva a cabo el paso a escala re

grises a través de la función rgb2gray, que a travésde la fórmula:

0.2989 * 0.5870 * 0.1140 * R G B Da un valor a cada pixel, , donde el número

máximo (1) corresponde al negro y el mínimo al blanco (0), se prosigue a hacer una imagen de unosy ceros, esto se logra usando el método de Otus, elcual consisten en un filtro de frecuencia, usando latransformada de Furier (DFT), en el código a

continuación mostrado se puede apreciar claramentecada paso realizado:

Este método trabaja bajo la forma frecuencial delas señales, por tanto usa métodos de transformada

de Furier. Los comandos de max y centroid calculany proporcionan propiedades necesarias para laaplicación en particular que se está trabajando, estose almacena posteriormente en un vector querepresenta la distancia a la que se encuentran loscentroides de las figuras geométricas identificadas,dándolas de mayor a menor.

IV. CONTROL DE TRAYECTORIA DEL BRAZOROBÓTICO

Debido a la complejidad del dimensionamiento deimagen para obtener las coordenadas de los objetosusados para levantar, se especifican tres posicionesfijas donde los objetos son ubicados en ordenaleatorio. El problema del movimiento del brazorobótico nos lleva a resolver el problema cinemáticoy cinemático inverso, donde se busca encontrar lasvariables articulares q1, q2, q3, q4, q5 y q6.


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Debido a la configuración del robot, el problemacinemático se puede resolver de manera geométrica,en la figura 2 se encuentran los sistemascoordenados usados en el robot.

Figura 2: brazo robótico con sistemascoordenados

Fuente: Seminario de investigación en robótica,tesis UIS

Para resumir el proceso de cálculo del control del brazo robótico, se puede apreciar el Diagramasiguiente, donde se explica los pasos que se siguenen el programa.

Se debe tener en cuenta también la disposición delos objetos de mayor a menor, para esto se hace unavaloración sencilla de las posiciones donde seencuentran los objetos de mayor a menor, el código para este paso se da a continuación:

Como resultado se obtiene un programa capaz deseleccionar entre tres objetos de diferente tamaño endiferentes posiciones, ser ordenados de mayor amenor, mediante la interpretación de una imagen dealtura de los objetos.

V. CONCLUSIONES

Se pudo conseguir que el brazo robóticoorganizara de mayor a menor tres objetos diferentesen tres posiciones diferente, la aplicación de filtros,transformadas y operaciones entre señales discretascomo lo son las imágenes, fue utilizada de formasatisfactoria mediante la toolbox de tratamiento deimagen de MATLAB. Como trabajo a futuroquedaría la implementación del cálculo de las

coordenadas de los objetos a través defotogrametría, y una sistema de control másrobusto.

REFERENCIAS

[1] Y. R.Mendoza, “seminario de investigación en robóticaindustrial”, Proyecto de grado, Universidad industrial deSantander.


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[2] Adolfo Anta Martinez, “manual de referencia deMATLAB y SIMULINK ”, Universidad PontificiaComilals, 2000.

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